CN101054543A - 运动船艇用减阻剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运动船艇减阻剂。减阻剂由基础蜡、油性剂、稠化剂、润滑剂、纳米抛光剂、疏水剂、阳离子表面活性剂以及水组成。本发明适用于在自然温度、淡水环境中的各种比赛船艇的赛前处理，可显著降低船艇水下表面与水之间摩擦阻力，尤其可用于国际比赛通用的商品皮艇、划艇和赛艇上。减阻剂使用方便，直接涂敷于清洗干净和干燥的运动船艇表面，表干后反复擦拭至光亮无蜡痕即可。在标准水道上的测试结果表明，在3.5～6.5m/s的速度范围内，可降低国际最先进的运动船艇的水摩擦阻力1％～1.5％。

Description

运动船艇用减阻剂

技术领域

本发明叙述了一种运动船艇减阻剂。具体地讲，本发明叙述了一种适用于自然温度、淡水环境可显著降低比赛船艇水下表面与水之间摩擦阻力的表面擦涂减阻剂。

背景技术

水上比赛项目(赛艇、皮划艇等)不同于其它运动项目，它是运动员体能、技术以及使用器械三大因素决定结果的竞技项目，也是国际、国内综合运动会上的金牌大项。对于水上比赛，特别是在当今顶尖运动员综合能力不相上下的情况下，器械的微小差异往往能够成为决定竞技比赛结果的重要因素，因此，降低船的阻力是提高水上运动器械功效的最重要途径。船艇在水中运动所受到的阻力主要有摩擦阻力、粘压阻力以及兴波阻力。粘压阻力和兴波阻力主要来自船体迎水面积和流线型设计以及船艇的运动方式，这些可以通过赛艇设计以及运动员技术水平的提高得以控制，目前比赛用船艇基本上都是国际上经过设计优化的船艇，技术水平相当的运动员所产生的粘压阻力和兴波阻力的差异是极其微小的。而水与船艇的摩擦阻力则来自船与水的接触表面并与运动方向相反，它主要由船体的重量、速度以及船底与水接触表面的特性所决定，因此，在不改变船艇外形和材质的前提下，通过改善器械表面状态来降低水的摩擦阻力则成为提高水上运动船艇功效的最直接的手段。尽管目前国际上最先进的比赛船艇表面对降低流体摩擦阻力已经有所考虑，但是就船底表面微观光洁度、疏水性、滑水性等影响流体摩擦阻力的诸多因素而言，还远未达到最佳化程度，仍具有较大的可改善空间，对竞技船艇来讲，通过表面改性技术即使能够轻微地降低流体摩擦阻力，在激烈的竞技比赛中将转化为巨大的结果优势。针对上述思想，根据国际水上项目的比赛规则，在不影响成品船艇外观颜色和重量的前提下，含纳米填料的疏水型多功能减阻剂有效地提供了进一步降低船艇流体摩擦阻力的作用，并取得了良好的测试和使用效果。

发明内容

本发明的目的在于进一步改善成品运动船艇水下表面的光洁度、疏水、滑水等特性，而提供一种使用方便、对运动船艇无外观和重量影响的减阻擦涂剂。

本发明的目的通过以下措施来实现：

本发明的运动船艇用减阻剂，由基础蜡、油性剂、稠化剂、润滑剂、纳米抛光剂、疏水剂、阳离子表面活性剂及水组成。基础蜡是巴西棕榈蜡，油性剂为聚二甲基硅氧烷、煤油或两者的混合物，稠化剂为金属皂，润滑剂为聚四氟乙烯蜡，纳米抛光剂为纳米二氧化钛、二氧化硅及其两者的纳米复合物，疏水剂为氟硅氧烷，阳离子表面活性剂为十七烯基N-(羟乙基)氢化咪唑。

一种运动船艇用减阻剂，其特征在于减阻剂的组成和重量份数为：巴西棕榈蜡10～25份，油性剂5～20份，金属皂5～18份，聚四氟乙烯蜡5～15份，纳米抛光剂1～11份，氟硅氧烷0.5～5份，十七烯基N-(羟乙基)氢化咪唑0～3份，水100份；其中油性剂选自聚二甲基硅氧烷、煤油或两者的混合物，金属皂选自锂皂、钙皂、钠皂或是它们其中两种或三种的混合物，纳米抛光剂选自纳米二氧化钛、二氧化硅或是它们的混合物。

本发明的运动船艇用减阻剂，还可以加入适量的香味剂。

本发明减阻剂中，巴西棕榈蜡为乳白色微粉蜡，熔点84～86℃，具有极好的上光性。

本发明减阻剂中，聚二甲基硅氧烷为无色透明液体，闪点265℃，密度约0.95g/cm³，凝固点-65℃～-50℃。

本发明减阻剂中，聚四氟乙烯蜡为白色微粉，密度约2.17g/cm³，粒度＜200nm，具有明显的疏水、不粘性，熔点327℃，化学稳定性极佳，能耐各种强酸、强碱及有机溶剂，自润滑性和电绝缘性能优异，不吸水、表面能极低，具有超强的耐侯性。

本发明减阻剂中，纳米抛光剂的粒径为5～120nm。

本发明减阻剂中，氟硅氧烷的分子式为C₈F₁₇CH₂CH₂Si(O-M)，M代表甲基或乙基。

本发明减阻剂中，阳离子表面活性剂是十七烯基N-(羟乙基)氢化咪唑，褐色油状液体。

运动船艇用减阻剂的制备方法，该方法将总量的基础蜡、油性剂、金属皂、疏水剂、阳离子表面活性剂与水在反应釜中混合，加热至70～80℃，然后将润滑剂和纳米抛光剂缓慢加入反应釜中并进行充分搅拌，加热至88-90℃，保温30-45分钟，出料，装罐，自然冷却至室温即可使用。在制备过程中，物料为起化学反应，只是物理过程。

本发明的运动船艇用减阻剂的涂敷方法是这样实现的：首先对运动船艇表面进行表面除水、去污处理，然后用海绵、软布或毛刷将减阻剂直接擦涂在运动船艇表面，待表干固化后(夏天0.5小时，冬天1小时)，用软布反复擦拭将干蜡去除，然后用力快速擦拭直至整个船艇表面光亮无蜡痕即可。

本发明使用极为方便，所形成均匀的纳米级厚度的擦涂膜具有优异的表面抛光、疏水、滑水、耐10米/秒以下速度的水流冲刷、无色透明、无毒、无水质污染、无增重及降低流体摩擦阻力等优良性能。

本发明的减阻剂特点如下：

1、体系状态：膏状物、无毒、无污染；

2、固化条件：室温，夏季0.5小时、冬季1小时内固化；

3、涂覆层外观：均匀、透明、对表面无任何影响、无可视缺陷；

4、涂层附着力：优，耐10m/s以下的水流冲刷，性能保持不变；

5、耐水性：优。(涂层在水中浸泡三个月，各项性能无变化)；

6、储存稳定性：一年以上；

7、使用寿命：在自然环境下超过3个月；

8、涂敷工艺简单，可多次反复使用，表面可轻微擦洗。

9、涂层表面疏水性：与纯水接触角≥106°；(接触角测定仪法)

10、擦涂膜为纳米量级薄膜，对船艇来讲无明显增重，可提高船表面漆的光洁度，使其粗糙度降低一倍以上。

本发明适用于在自然温度、淡水环境中的各种比赛船艇的赛前处理，可显著降低船艇水下表面与水之间摩擦阻力，尤其可用于国际比赛通用的商品皮艇、划艇和赛艇上。在标准水道上的测试结果表明，在3.5～6.5m/s的速度范围内，可降低国际最先进的运动船艇的水摩擦阻力1％～1.5％。

具体实施方式

实施例1：

巴西棕榈蜡10份，聚二甲基硅氧烷与煤油1∶1混合物12份，金属钠皂16份，氟硅氧烷4份，阳离子表面活性剂1份，水100份加入反应釜中，搅拌并加热至70～80℃，然后将聚四氟乙烯蜡15份，纳米二氧化硅4份慢慢加入反应釜中并进行充分搅拌，加热至90℃，保温30分钟，出料，装罐，自然冷却至室温即可使用。

实施例2：

制备方法和实施例1相同，具体配方为巴西棕榈蜡21份，聚二甲基硅氧烷20份，金属钠皂10份，氟硅氧烷3份，阳离子表面活性剂1份，水100份，聚四氟乙烯蜡9份，纳米二氧化硅2份。

实施例3：

制备方法和实施例1相同，具体配方为巴西棕榈蜡25份，煤油20份，金属锂皂、钙皂1∶2混合物8份，氟硅氧烷5份，阳离子表面活性剂0.8份，水100份，聚四氟乙烯蜡13份，纳米二氧化钛8份。

实施例4：

制备方法和实施例1相同，具体配方为巴西棕榈蜡12份，煤油15份，金属锂皂6份，氟硅氧烷4份，阳离子表面活性剂2份，水100份，聚四氟乙烯蜡13份，纳米二氧化钛、二氧化硅1∶3复合物11份。

实施例5：

制备方法和实施例1相同，具体配方为巴西棕榈蜡23份，聚二甲基硅氧烷10份，金属钙皂10份，氟硅氧烷1.5份，水100份，聚四氟乙烯蜡5份，纳米二氧化硅9份。

实施例6：

制备方法和实施例1相同，具体配方为巴西棕榈蜡17份，聚二甲基硅氧烷与煤油1∶2混合物11份，金属钙皂与金属钠皂1∶1混合物16份，氟硅氧烷0.5份，阳离子表面活性剂1份，水100份，聚四氟乙烯蜡11份，纳米二氧化钛11份。

实施例7：

制备方法和实施例1相同，具体配方为巴西棕榈蜡18份，聚二甲基硅氧烷20份，金属钙皂16份，氟硅氧烷3.5份，阳离子表面活性剂2份，水100份，聚四氟乙烯蜡15份，纳米二氧化硅7份。

实施例8：

制备方法和实施例1相同，具体配方为巴西棕榈蜡20份，聚二甲基硅氧烷15份，金属锂皂与钠皂2∶1混合物5份，氟硅氧烷5份，水100份，聚四氟乙烯蜡15份，纳米二氧化钛3份。

实施例9：

制备方法和实施例1相同，具体配方为巴西棕榈蜡25份，煤油20份，金属锂皂7份，氟硅氧烷3份，阳离子表面活性剂2份，水100份，聚四氟乙烯蜡14份，纳米二氧化硅1份。

Claims (3)

1、一种运动船艇用减阻剂，其特征在于减阻剂的组成和重量份数为：巴西棕榈蜡10～25份，油性剂5～20份，金属皂5～18份，聚四氟乙烯蜡5～15份，纳米抛光剂1～11份，氟硅氧烷0.5～5份，十七烯基N-(羟乙基)氢化咪唑0～3份，水100份；其中油性剂选自聚二甲基硅氧烷、煤油或两者的混合物，金属皂选自锂皂、钙皂、钠皂或是它们其中两种或三种的混合物，纳米抛光剂选自纳米二氧化钛、二氧化硅或是它们的混合物。

2、如权利要求1所说的减阻剂，其特征在于纳米抛光剂的粒径为5～120nm。

3、如权利要求1所说的减阻剂，其特征在于氟硅氧烷的分子式为C₈F₁₇CH₂CH₂Si(O-M)，M代表甲基或乙基。