CN102382547B - 硅氧烷环氧低表面能防污涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

硅氧烷环氧低表面能防污涂料，应用于海洋构筑物表面防污。在硅氧烷环氧树脂中，依次加入混合溶剂、消泡剂、流平剂、低表面能填料、体积填料、颜料、低表面能助剂制成A剂，由硅烷偶联剂作为B剂，使用时将A剂和B剂混合后涂敷，固化后形成涂膜。该涂料具有较高的底漆-防污漆、防污漆-防污漆层间附着力和较低的表面能，是一种性能优良的海洋防污涂料。

Description

硅氧烷环氧低表面能防污涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涉及涂料技术领域，特别涉及海洋工程涂料，是一种硅氧烷环氧低表面能防污涂料及其制备方法。

技术背景

在船舶、码头、平台和其它海洋构筑物的使用过程中，存在海洋生物的附着污损。海洋生物附着污损主要发生在海上构筑物的水下部分。吸附在船底，使航行阻力和燃料消耗增加，航行速率降低，严重影响船舶的机动性；吸附在平台上，会影响到平台的升降、拖航和平台重量分布；吸附在海洋其它构筑物表面，会加速钢铁和混凝土的腐蚀，影响海洋结构物的安全使用。在海洋构筑物表面涂覆低表面能防污涂料是减轻海洋生物附着污损的有效方法，能够降低船舶航行能耗，减轻海上构筑物的腐蚀损失。

低表面能防污涂料是利用涂料的低表面能，使海洋生物难以在上面附着，即使附着也不牢固，在水流或其它外力作用下很容易脱落。防污性能是基于涂料表面的物理作用，能起到长期的防污效果。

低表面能防污涂料主要的缺点是防污涂层与底漆之间，防污涂层之间的层间附着力较差，容易发生剥落，从而使防污涂料的表面状态发生改变；只能一次涂敷到规定膜厚，难以进行补涂。

发明内容

本发明的目的是：提供一种无毒的用于海洋硅氧烷环氧低表面能防污涂料。该涂料具备室温固化、与底漆附着力好、表面能较低等优点，能较好的减轻海洋生物附着污损，并提供该防污涂料的制备方法。

本发明采用的技术方案：本发明的硅氧烷环氧低表面能防污涂料，为双组分涂料，由A剂和B剂组成，其中A剂各组分重量份为：100份硅氧烷环氧树脂、50～100份低表面能填料、100～150份体积填料、5～20份颜料、1～5份聚甲基烷基硅氧烷(消泡剂)、1～5份聚醚改性有机硅(流平剂)、2～10份低表面能助剂、30～90份有机溶剂组成；B剂由硅烷偶联剂组成；使用时100重量份的A剂与10～40份重量份的B剂混合均匀。

所述的硅氧烷环氧树脂为长链结构，链的一端含有两个或两个以上的硅氧烷基，另一端为环氧基团，链中含有两个以上羟基基团，分子式为CH₂OCH(CHOHCHOHCH₂)_nSi(OR)₃(n＝100～1000)。硅氧烷环氧树脂为迪高公司生产的型号为SILIKOPON EF的工业品，其特性为：超高固体分，低VOC含量，具有很强的耐化学性，优异的耐候性，低的表面能。

所述的低表面能填料为：聚四氟乙烯和纳米二氧化硅中的一种或两种；纳米二氧化硅的平均粒径为12nm。

所述的体积填料为800目的高岭土、沉淀硫酸钡、800目的云母粉、500目的滑石粉和500目的石墨粉中的三种组合。

所述的颜料为铁红、碳黑中的一种。

所述的低表面能助剂是：

1、BYK-silclean 3700改善表面易清洗性的表面助剂(工业品)

特性：能够增加涂膜憎水和憎油性，提高底材润湿、流平、滑度、耐水性和耐候性。其羟基参与漆膜交联，因此所得性能更长久。

生产厂：德国毕克化学公司。

2、Dupont zonyl 8857A氟素抗结皮与易洁性添加剂(工业品)

特性：能够提供抗结皮、易清洁表面，尤其是抗油污，加入涂料中能够形成持久的抗油抗水表面。

生产厂：美国杜邦公司。

3、BYK-340改善流平和底材润湿性用表面助剂(工业品)

特性：该助剂能强烈降低涂料体系的表面张力。特别能改善底材润湿且避免缩孔。

生产厂：德国毕克化学公司。

所述的有机溶剂为二甲苯和正丁醇中一种或两种。

所述的硅烷偶联剂的一端为硅氧烷基，另一端为氨基，分子式为H₂N(CH₂)_nSi(OCH₃)₃(n＝3～6)。硅烷偶联剂为国产工业品，KH550硅烷偶联剂，CAS号：919-30-2。

本发明的硅氧烷环氧低表面能防污涂料的制备方法：在100份硅氧烷环氧树脂中加入30～90份有机溶剂，高速搅拌均匀，控制混合温度10～40℃，搅拌状态下依次加入1～5份消泡剂、1～5份流平剂、50～100份低表面能填料、100～150份体积填料、5～20份颜料，高速搅拌0.1～0.5h后用砂磨机研磨0.5～2h，最后加入2～10份低表面能助剂，高速搅拌0.1～1h，制成A剂；硅烷偶联剂作为B剂；使用时向100重量份的A剂加入10～40份重量份的B剂，搅拌均匀，采用喷涂方法或刷涂方法喷涂或刷涂在金属外表面。

硅氧烷环氧低表面能防污涂料一般是涂装在防腐底漆之上的，很少能够直接涂装在钢材表面，因此防污涂料与防腐底漆的层间附着力非常重要。由于海洋钢结构水下区防腐底漆一般为环氧类涂料，因此本发明的防污涂料与环氧底漆要有很好的附着力。

本发明的硅氧烷环氧低表面能防污涂料采用硅氧烷环氧作为成膜树脂，一方面利用树脂中环氧基团提供与环氧底漆的高附着力，另一方面利用聚硅氧烷基团提供低表面能，通过添加低表面能助剂进一步降低表面能，最终达到减轻海洋生物附着的目的。

本发明硅氧烷环氧低表面能防污涂料的有益效果：

(1)采用硅氧烷环氧树脂作为成膜树脂的防污涂料，涂装于环氧底漆上时硅氧烷环氧中含有的羟基等基团可以和环氧底漆中的羟基、环氧基等基团发生反应，增加了防污面漆对底漆的附着力。

(2)低表面能防污涂层表干后涂装第二道防污漆时，顶层防污漆中的羟基等活性基团与下层防污漆中的环氧基、羟基等基团发生化学反应，保证了不同防污漆层间的附着力。

具体实施方式

实施例1：用于减轻海洋生物附着污损的硅氧烷环氧低表面能防污涂料，由A剂和B剂组成，其中A剂按重量份计量，有100份硅氧烷环氧；100份聚四氟乙烯(低表面能填料)；40份沉淀硫酸钡、40份800目的高岭土和70份800目的云母粉(体积填料)；10份铁红(颜料)；2份聚甲基烷基硅氧烷(消泡剂)；3份聚醚改性有机硅(流平剂)；4份BYK-silclean 3700改善表面易清洗性的表面助剂、4份BYK-340改善流平和底材润湿性用表面助剂和2份Dupont zonyl 8857A氟素抗结皮与易洁性添加剂(低表面能助剂)，Dupontzonyl 8857A氟素抗结皮与易洁性添加剂型号：8875A；30份二甲苯和20份正丁醇(有机溶剂)的混合溶液；B剂是硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的一端为硅氧烷基，另一端为氨基，分子式为H₂N(CH₂)_nSi(OCH₃)₃(n＝3～6)。使用时100重量份的A剂和15重量份的B剂加以混合均匀。

硅氧烷环氧低表面能防污涂料的A剂制备：在不锈钢的料桶中，在硅氧烷环氧树脂中加入有机溶剂，高速搅拌均匀，控制混合温度30℃，搅拌状态下依次加入消泡剂、流平剂、低表面能填料、体积填料、颜料，高速搅拌0.5h后用砂磨机研磨1.5h，最后加入低表面能助剂，高速搅拌1h制成A剂。

硅烷偶联剂作为B剂。使用时向A剂加入B剂，搅拌均匀，采用喷涂方法或刷涂方法喷涂或刷涂在金属外表面。

实施例2：用于减轻海洋生物附着污损的硅氧烷环氧低表面能防污涂料，由A剂和B剂组成，其中A剂按重量份计，有100份硅氧烷环氧树脂；50份纳米二氧化硅(低表面能填料)，纳米二氧化硅的平均粒径为12nm。40份沉淀硫酸钡、40份800目的高岭土和50份800目的云母粉(体积填料)；10份铁红(颜料)；2份聚甲基烷基硅氧烷(消泡剂)；2份聚醚改性有机硅(流平剂)；3份BYK-silclean 3700改善表面易清洗性的表面助剂和2份BYK-340改善流平和底材润湿性用表面助剂(低表面能助剂)；30份二甲苯和20份正丁醇(有机溶剂)的混合溶液；B剂是硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的一端为硅氧烷基，另一端为氨基，链中含有两个以上羟基基团，分子式为CH₂OCH(CHOHCHOHCH₂)_nSi(OR)₃(n＝100～1000)。使用时100重量份的A剂和25重量份的B剂加以混合均匀。

实施例2中A剂的制备方法与实施例1的制备方法相同。

实施例3：用于减轻海洋生物附着污损的硅氧烷环氧低表面能防污涂料，由A剂和B剂组成，其中A剂按重量份计，有100份硅氧烷环氧树脂；80份聚四氟乙烯(低表面能填料)；40份沉淀硫酸钡、10份800目的高岭土和60份800目的云母粉(体积填料)；18份铁红(颜料)；3份聚甲基烷基硅氧烷(消泡剂)；2.5份聚醚改性有机硅(流平剂)；3份BYK-silclean 3700改善表面易清洗性的表面助剂和2份Dupont zonyl 8857A氟素抗结皮与易洁性添加剂(低表面能助剂)；30份二甲苯和30份正丁醇(有机溶剂)的混合溶液；B剂是硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的一端为硅氧烷基，另一端为氨基，链中含有两个以上羟基基团，分子式为CH₂OCH(CHOHCHOHCH₂)_nSi(OR)₃(n＝100～1000)。使用时100重量份的A剂和35重量份的B剂加以混合均匀。

实施例3中，A剂的制备方法与实施例1的制备方法相同。

实施例4：用于减轻海洋生物附着污损的硅氧烷环氧低表面能防污涂料，由A剂和B剂组成，其中A剂按重量份计，有100份硅氧烷环氧树脂；40份聚四氟乙烯(低表面能填料)；60份纳米二氧化硅(低表面能填料)，纳米二氧化硅的平均粒径为12nm。40份沉淀硫酸钡、40份800目的高岭土和70份800目的云母粉(体积填料)；8份铁红(颜料)；5份聚甲基烷基硅氧烷(消泡剂)；5份聚醚改性有机硅(流平剂)；5份Dupont zonyl 8857A氟素抗结皮与易洁性添加剂和4份BYK-340改善流平和底材润湿性用表面助剂(低表面能助剂)，Dupont zonyl 8857A氟素抗结皮与易洁性添加剂型号：8875A；30份二甲苯和40份正丁醇(有机溶剂)的混合溶液；B剂是硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的一端为硅氧烷基，另一端为氨基，链中含有两个以上羟基基团，分子式为CH₂OCH(CHOHCHOHCH₂)_nSi(OR)₃(n＝100～1000)。使用时100重量份的A剂和15重量份的B剂加以混合均匀。

实施例4中，A剂的制备方法与实施例1的制备方法相同。

实施例5：用于减轻海洋生物附着污损的硅氧烷环氧低表面能防污涂料，由A剂和B剂组成，其中A剂按重量份计，有100份硅氧烷环氧树脂；70份聚四氟乙烯(低表面能填料)；30份纳米二氧化硅(低表面能填料)，纳米二氧化硅的平均粒径为12nm。50份沉淀硫酸钡、40份800目的高岭土和40份500目的滑石粉(体积填料)；10份铁红(颜料)；4份聚甲基烷基硅氧烷(消泡剂)；1份聚醚改性有机硅(流平剂)；6份Dupont zonyl 8857A氟素抗结皮与易洁性添加剂和2份BYK-340改善流平和底材润湿性用表面助剂(低表面能助剂)，Dupont zonyl 8857A氟素抗结皮与易洁性添加剂型号：8875A；30份二甲苯和50份正丁醇(有机溶剂)的混合溶液；B剂是硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的一端为硅氧烷基，另一端为氨基，链中含有两个以上羟基基团，分子式为CH₂OCH(CHOHCHOHCH₂)_nSi(OR)₃(n＝100～1000)。使用时100重量份的A剂和15重量份的B剂加以混合均匀。

实施例5中，A剂的制备方法与实施例1的制备方法相同。

实施例6：用于减轻海洋生物附着污损的硅氧烷环氧低表面能防污涂料，由A剂和B剂组成，其中A剂按重量份计，有100份硅氧烷环氧树脂；70份聚四氟乙烯(低表面能填料)；30份纳米二氧化硅(低表面能填料)，纳米二氧化硅的平均粒径为12nm。50份沉淀硫酸钡、40份800目的高岭土和40份500目的石墨粉(体积填料)；6份碳黑(颜料)；2份聚甲基烷基硅氧烷(消泡剂)；2份聚醚改性有机硅(流平剂)；7份Dupont zonyl 8857A氟素抗结皮与易洁性添加剂和2份BYK-340改善流平和底材润湿性用表面助剂(低表面能助剂)，Dupont zonyl 8857A氟素抗结皮与易洁性添加剂型号：8875A；20份二甲苯和20份正丁醇(有机溶剂)的混合溶液；B剂是硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的一端为硅氧烷基，另一端为氨基，链中含有两个以上羟基基团，分子式为CH₂OCH(CHOHCHOHCH₂)_nSi(OR)₃(n＝100～1000)。使用时100重量份的A剂和15重量份的B剂加以混合均匀。

实施例6中，A剂的制备方法与实施例1的制备方法相同。

具体实施例中A剂各组分见下表。

硅氧烷环氧低表面能防污涂料性能检测表：

Claims (2)

1.一种用于减轻海洋生物附着污损的硅氧烷环氧低表面能防污涂料，其特征在于：由A 剂和B 剂组成，其中A 剂各组分重量份为：100份硅氧烷环氧树脂、50～100 份低表面能填料、100～150 份体积填料、5～20 份颜料、1～5 份聚甲基烷基硅氧烷、1～5 份聚醚改性有机硅、2～10 份低表面能助剂、30～90 份有机溶剂组成；B 剂由硅烷偶联剂组成；使用时100 重量份的A 剂与10～40 份重量份的B 剂混合均匀；所述的低表面能填料是聚四氟乙烯和纳米二氧化硅中的一种或两种组成，所述的低表面能助剂由BYK-silclean 3700改善表面易清洗性的表面助剂、Dupont zonyl 8857A 氟素抗结皮与易洁性添加剂、BYK-340 改善流平和底材润湿性用表面助剂中一种、两种或三种组成。

2.根据权利要求1 所述的硅氧烷环氧低表面能防污涂料的制造方法，其特征是在100 份硅氧烷环氧树脂中加入30～90 份有机溶剂，高速搅拌均匀，控制混合温度10～40℃，搅拌状态下依次加入1～5 份聚甲基烷基硅氧烷、1～5份聚醚改性有机硅、50～100 份低表面能填料、100～150 份体积填料、5～20 份颜料，高速搅拌0.1～0.5h 后用砂磨机研磨0.5～2h，最后加入2～10 份低表面能助剂，高速搅拌0.1～1h，制成A 剂；硅烷偶联剂作为B 剂；使用时向100 重量份的A 剂加入10～40 份重量份的B 剂，搅拌均匀，采用喷涂方法或刷涂方法喷涂或刷涂在金属外表面。