CN101081950A - 含微胶囊化辣椒素的防污涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含微胶囊化辣椒素的防污涂料及其制备方法，组份和重量份数如下：粘结料40～55份，溶剂11～33份，分散剂1.5～5.5份，防沉剂0.5～3.5份，防污剂20～30份，粘结料选自氯醚树脂或乙烯树脂中的一种，溶剂为甲苯、二甲苯或乙酸乙酯等有机溶剂，分散剂为三磷酸钠、偏硅酸钠或聚乙二醇单醇，防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅或聚乙烯蜡，防污剂为微胶囊化辣椒素。本发明采用原位聚合法，制备密胺树脂为囊壳的微胶囊化辣椒素，并将其应用到涂料中，防污涂料制备工艺简单、生产成本低、易于实施。采用本方法制备的防污涂料，可广泛应用于海洋船舶、海水冷却管道、海水养殖和发电厂冷却塔等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种含微胶囊化辣椒素的防污涂料及其制备方法。
背景技术
通常的海洋防污技术是以毒料释放型防污为主要途径，通过涂料中可释放的铜、锡、汞和铅等防污剂，在材料周围形成对海洋植物孢子以及海洋动物幼虫有毒杀作用的毒料浓度层，从而达到防污效果。
此类防污涂料在使用过程中，部分毒剂(如有机锡)会造成海水水体污染，引发生物变异，危机海洋食物链，对海洋生态平衡以及人类健康具有潜在的危害。从环保角度考虑，人们希望使用无公害防污技术，实现对海洋污损生物的防除。例如，近年来研究较多的含氟或含硅低表面自由能防污涂料，硅酸盐防污涂料，含植物提取物的防污涂料，导电防污涂料等都是新型的环保型海洋防污涂料。
辣椒素是一种含香草酰胺的生物碱，天然辣椒素由辣椒素、二氢辣椒素、降二氢辣椒素、高二氢辣椒素、高辣椒素等系列同类物族所组成，其中反-8-甲基-N-香兰基-6-壬烯基酰胺最具有强烈的辛辣味和非常强烈的刺激性，是辣椒果实中辛辣的主要化学成份，具有多种复杂的生理药理学活性和生物功能：①镇痛：高纯度的辣椒碱对带状疱疹神经痛、糖尿病神经痛、癌症神经痛等有显著疗效，它是一种理想的镇痛药物，其在镇痛方面的优越性有希望替代吗啡。②消炎：辣椒碱对风湿性关节炎、骨关节炎和慢性鼻炎等有良好的治疗效果。③戒毒：辣椒碱是一种不产生药物依赖性的神经类药物，具有强大的戒毒和镇痛功效，几乎对所有毒瘾都具有强大的戒毒作用。④防污：辣椒素可以作海洋船舶防污剂，用来杀死粘附在船舶外表面的植物孢子或动物幼虫。
辣椒素作为一种稳定的生物碱，该防污涂料与一般防污涂料的区别在于：一般防污涂料以有机锡化合物等有机重金属充当杀虫剂杀灭船体海洋附着生物，辣椒素防污涂料以从天然辣椒中提取的生物活性物质为驱避剂，并不破坏海洋生物链；与现在已开始广泛使用的不含有机锡的防污涂料相比较，辣椒素防污涂料的技术优势也很明显：不含有机锡的防污漆仅仅是除去了有机锡一项，但因其的杀灭机制还未发生根本改变，所以其他的有机重金属(铅、铜等)的含量和以前一样，而这些有机重金属在日后很有可能随时流入到海洋中，辣椒素防污涂料则不会。
尽管辣椒素存在上述优势，但是若将其直接加入涂料中，则会产生如下问题：①因两者之间的相容性问题而使涂层的物理机械性能下降；②强烈的辛辣味不利于涂料生产者的操作；③防污效果的长久性受到影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种含微胶囊化辣椒素的防污涂料及其制备方法，用来克服现有材料的缺陷。
本发明的含微胶囊化辣椒素的防污涂料，其组份和重量份数如下：
粘结料 40～55份
溶剂 11～33份
分散剂 1.5～5.5份
防沉剂 0.5～3.5份
防污剂 20～30份
所说的粘结料选自氯醚树脂或乙烯树脂中的一种；
所说的溶剂为甲苯、二甲苯或乙酸乙酯等有机溶剂；
所说的分散剂为三磷酸钠、偏硅酸钠或聚乙二醇单醇；
所说的防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅或聚乙烯蜡；
所说的防污剂为微胶囊化辣椒素；
所说的微胶囊化辣椒素由囊芯和包裹在囊芯外的囊壳构成，所说的囊芯为辣椒素，囊壳为三聚氰胺甲醛树脂，粒径为35～55μm；
囊核与囊芯的重量比为：囊核∶囊芯＝1∶4～5。
所说的辣椒素辣椒素是一种含香草酰胺的生物碱，天然辣椒素由辣椒素、二氢辣椒素、降二氢辣椒素、高二氢辣椒素、高辣椒素等系列同类物族所组成，其中反-8-甲基-N-香兰基-6-壬烯基酰胺最具有强烈的辛辣味和非常强烈的刺激性，是辣椒果实中辛辣的主要化学成份，可采用市售产品，如上海忆汇化工有限公司的产品进行制备。
上述的微胶囊化辣椒素的制备方法包括如下步骤：
(1)微胶囊化辣椒素的制备：
将辣椒素分散于水中，再加入密胺树脂预聚物，搅拌，获得一种稳定的分散液，加热到90～100℃，加热时间为2～4小时，这时在辣椒素表面形成一层连续致密的树脂薄膜，整个体系变为粘稠状物质，放入干燥箱中，在100～110℃的温度下干燥，即可得所需的微胶囊化辣椒素；
含有辣椒素的水溶液中，辣椒素总的重量浓度为60～80％；密胺树脂预聚物的重量用量为辣椒素的20～25％；
所说的密胺树脂预聚物为一种低粘度的聚合物，该密胺树脂预聚物的制备方法，在CN 03116283.5专利中已经有公开的报道，本发明不再赘述；
(2)依次将上述各个组份按照上述比例投入高速分散砂磨机中，高速搅拌0.5～1小时，即获得本发明的防污涂料。
本发明采用原位聚合法，以甲醛和三聚氰胺为原料，制备密胺树脂为囊壳的微胶囊化辣椒素，并将其应用到涂料中，制备新型环保的防污涂料。本发明的优点在于：合成微胶囊化防污剂所采用的材料均能满足工业要求；微胶囊化防污剂的粒径分布均匀，且粒径分布为35-55μm，防污涂料制备工艺简单、生产成本低、易于实施。采用本方法制备的防污涂料，可广泛应用于海洋船舶、海水冷却管道、海水养殖和发电厂冷却塔等领域。
具体实施方式
实施例1
在一带有搅拌器、回流冷凝管、温度计的250ml三口烧瓶中，加入80g的甲醛溶液，8g甲醇及19g二乙醇胺，将此混合物加热到90℃，保持2h，然后将21g三聚氰胺加入其中，在将上述混合物升温至90℃，保持6h，制得密胺甲醛缩聚物，再加入40ml水，制得密胺树脂预聚物。
取30g辣椒素分散于20ml水中，再加入10ml上述预缩液，搅拌均匀，使之成为一种稳定的分散液，加热到100℃，保持1h。在此过程中，预缩物渐渐变得不溶(伴有甲醛逸出)，同时缓慢均匀的在辣椒素表面形成一层连续致密的树脂薄膜，整个体系变为粘稠状物质，放入干燥箱中在100℃干燥。然后研磨成粉末，即得所需的微胶囊化辣椒素。
依次将氯醚树脂55克，二甲苯21克，三磷酸钠2.5克，有机膨润土1.5克，防污剂20克，照上述比例投入分散砂磨机中，搅拌0.75小时，即获得本发明的防污涂料。按照GB 6822-86标准进行性能评价，结果如表1。
实施例2
在一带有搅拌器、回流冷凝管、温度计的250ml三口烧瓶中，加入90g的甲醛溶液，10g甲醇及23g二乙醇胺，将此混合物加热到90℃，保持3h，然后将25g三聚氰胺加入其中，在将上述混合物升温至90℃，保持6h，制得密胺甲醛缩聚物，再加入50ml水，制得密胺树脂预聚物。
取40g辣椒素分散于57ml水中，再加入20ml上述预缩液，搅拌均匀，使之成为一种稳定的分散液，加热到100℃，保持3h。在此过程中，预缩物渐渐变得不溶(伴有甲醛逸出)，同时缓慢均匀的在辣椒素表面形成一层连续致密的树脂薄膜，整个体系变为粘稠状物质，放入干燥箱中在105℃干燥。然后研磨成粉末，即得所需的微胶囊化辣椒素。
依次将氯醚树脂40克，二甲苯33克，三磷酸钠1.5克，有机膨润土0.5克，防污剂25克，照上述比例投入分散砂磨机中，搅拌1小时，即获得本发明的防污涂料。按照GB 6822-86标准进行性能评价，结果如表1。
实施例3
在一带有搅拌器、回流冷凝管、温度计的250ml三口烧瓶中，加入100g的甲醛溶液，12g甲醇及28g二乙醇胺，将此混合物加热到90℃，保持4h，然后将30g三聚氰胺加入其中，在将上述混合物升温至90℃，保持6h，制得密胺甲醛缩聚物，再加入60ml水，制得密胺树脂预聚物。
取50g辣椒素分散于12.5ml水中，再加入30ml上述预缩液，搅拌均匀，使之成为一种稳定的分散液，加热到100℃，保持2h。在此过程中，预缩物渐渐变得不溶(伴有甲醛逸出)，同时缓慢均匀的在辣椒素表面形成一层连续致密的树脂薄膜，整个体系变为粘稠状物质，放入干燥箱中在110℃干燥。然后研磨成粉末，即得所需的微胶囊化辣椒素。
依次将氯醚树脂50克，二甲苯11克，三磷酸钠5.5克，有机膨润土3.5克，防污剂30克，照上述比例投入分散砂磨机中，搅拌1小时，即获得本发明的防污涂料。按照GB 6822-86标准进行性能评价，结果如表1。
表1
| 实施例 | 防污性能(海港挂板期，月) | 细度/μm | 粘度/m2/s | 比重/kg/L | 干燥时间，h | |
| 表干 | 实干 | |||||
| 实施例1 | 14 | 25 | 45 | 1.58 | 2 | 12.5 |
| 实施例2 | 18 | 40 | 50 | 1.63 | 4 | 13.5 |
| 实施例3 | 20 | 55 | 60 | 1.68 | 6 | 15.5 |
Claims (5)
1.含微胶囊化辣椒素的防污涂料，其特征在于，组份和重量份数如下：
粘结料 40～55份
溶剂 11～33份
分散剂 1.5～5.5份
防沉剂 0.5～3.5份
防污剂 20～30份
所说的粘结料选自氯醚树脂或乙烯树脂中的一种；
所说的溶剂为甲苯、二甲苯或乙酸乙酯等有机溶剂；
所说的分散剂为三磷酸钠、偏硅酸钠或聚乙二醇单醇；
所说的防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅或聚乙烯蜡；
所说的防污剂为微胶囊化辣椒素。
2.根据权利要求1所述的含微胶囊化辣椒素的防污涂料，其特征在于，所说的微胶囊化辣椒素由囊芯和包裹在囊芯的囊壳构成，囊芯为辣椒素，囊壳为三聚氰胺甲醛树脂，粒径为35～55μm。
3.根据权利要求1所述的含微胶囊化辣椒素的防污涂料，其特征在于，囊核与囊芯的重量比为：囊核∶囊芯＝1∶4～5。
4.制备权利要求1、2或3所述的微胶囊化辣椒素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)微胶囊化辣椒素的制备：
将辣椒素分散于水中，再加入密胺树脂预聚物，搅拌，获得一种稳定的分散液，加热到90～100℃，加热时间为2～4小时，这时在辣椒素表面形成一层连续致密的树脂薄膜，整个体系变为粘稠状物质，放入干燥箱中，在100～110℃的温度下干燥，即可得所需的微胶囊化辣椒素；
(2)依次将上述各个组份按照上述比例投入高速分散砂磨机中，高速搅拌0.5～1小时，即获得本发明的防污涂料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，含有辣椒素的水溶液中，辣椒素总的重量浓度为60～80％；密胺树脂预聚物的重量用量为辣椒素的20～25％。
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