CN102807796B - 一种海洋环保防污涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涂料，具体涉及一种新型海洋环保防污涂料，以解决目前海洋防污涂料对海洋污染危害大的问题，按重量份数计所述新型海洋环保防污涂料由以下组分组成：有机硅改性丙烯酸树脂10~20份，水性丙烯酸改性环氧树脂10~20份，羟基封端的聚二甲基硅氧烷5~9份，硅烷偶联剂0.5~3份，有机溶剂17~24份，环保防污剂22~30份，氧化锌6~10份，滑石粉2~5份，膨润土1~3份，氧化铁3~5份，纳米二氧化硅2~5份，聚四氟乙烯1~3份。本发明的新型海洋环保防污涂料不含有机锡、氧化亚铜等对海洋生态环境产生严重危害的有害物质，避免了对环境的污染破坏，通过降低涂料的表面能并配合环保有机防污剂达到高效的防污性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，具体涉及一种新型海洋环保防污涂料。
背景技术
船舶在大海中航行遇到的重要难题就是海洋生物对船底的附着及污损，海洋污损生物附着于船底，会增加航行阻力、降低船速、多耗燃料；附着于海洋养殖网具，会造成堵塞网眼、降低海水交换效率，可导致养殖鱼贝类发育不良甚至死亡；附着于海洋仪器上，会导致仪器信号失真、性能下降；附着于鱼雷，增加重量及航行阻力，造成鱼雷失衡失效，从而造成重大损失。涂装防污涂料是解决污损问题既经济又高效的重要途径。每年又有很大一笔费用是用在补偿由于防污漆失效引起减速上，为了重新涂装防锈、防污涂料还要花费大量的费用。因此开发高效环保的防污涂料，是一个重要的课题。
防污涂料一般主要由基料、环保防污剂、辅助材料、颜填料和有机溶剂等成份构成，依靠环保防污剂的逐步释放到海水中来抑制和阻止生物在船舶等海洋结构上的附着和生长，从而达到防污的目的。氧化亚铜和有机锡类环保防污剂是目前最常用的海洋环保防污剂，有机锡环保防污剂对防止海洋污损生物具有光谱性，也不会受水域中的污染物硫化物和硫酸盐的影响而失去防污活性，且用量只有氧化亚铜的十分之一，但是由于有机锡环保防污剂对海洋生态环境有很大的危害，已受到各种环保法规的限制和禁用，国际海事组织于2001年通过决议：至2008年1月1日，在全球所有船舶上禁用有机锡防污涂料。我国国家海洋局制定的《中国海洋21世纪议程》也明确提出要发展无污染海洋防腐防污技术。
一个名为“一种硅酸盐复合防污涂料”，公告号为CN 1101841C，公告日为2003.02.19的中国发明专利公开了一种海洋用防污涂料，用于防止海洋生物在船舶、海洋设施等的表面上附着，该涂料是以硅酸盐环保防污剂（20~60重量份）配以有机锡、氧化亚铜、硫酸铜等毒料（6~40重量份）作为复合环保防污剂，加入成膜树脂（20~50重量份）、分散剂、抗沉剂及适量有机溶剂等组分组成。该发明的防污涂料采用氧化亚铜和有机锡作为环保防污剂，这两种环保防污剂都能对海洋产生污染和危害，因而不具备环保性。
发明内容
本发明的一个目的是解决目前海洋防污涂料对海洋污染危害大的问题，提供一种新型海洋环保防污涂料，这种防污涂料不仅具有低表面能、斥水性以及耐候性，另外结合环保有机环保防污剂达到高效环保防污的效果。
本发明的另一个目的是提供制备这种新型海洋环保防污涂料的方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：一种新型海洋环保防污涂料，按重量份数计所述新型海洋环保防污涂料由以下组分组成：
有机硅改性丙烯酸树脂10~20份，水性丙烯酸改性环氧树脂10~20份，羟基封端的聚二甲基硅氧烷5~9份，硅烷偶联剂0.5~3份，有机溶剂17~24份，环保防污剂22~30份，氧化锌6~10份，滑石粉2~5份，膨润土1~3份，氧化铁3~5份，纳米二氧化硅2~5份，聚四氟乙烯1~3份；
有机硅改性丙烯酸树脂和水性丙烯酸改性环氧树脂作为底料，有机硅改性丙烯酸树脂具有低表面能，且具有斥水性，从而使得污损物在涂料表面不粘的效果；水性丙烯酸改性环氧树脂具有高模量，高强度，高韧性，耐化学性佳，耐腐蚀性优及对金属与无机物有非常优异的附着力；羟基封端的聚二甲基硅氧烷为改性剂；氧化锌、滑石粉、膨润土作为填料；氧化铁作为防锈剂；纳米二氧化硅可改善涂料的强度，聚四氟乙烯不仅强度大且具有极低的表面能，可进一步降低涂料的表面能，增强涂料的防污性能。有机硅改性丙烯酸树脂和水性丙烯酸改性环氧树脂在羟基封端的聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂的作用下进行反应，共同作用从而能够降低涂料的表面能，增强涂料防污性能。
作为优选，所述环保防污剂为N-环丙基-N’-（1，1-二甲基乙基）-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺、丁基氨基甲酸碘代丙炔酯或4，5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮。N-环丙基-N’-（1，1-二甲基乙基）-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺的商品名为Irgarol 1051， 4，5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮的商品名为SeaNine211，三种试剂都是不含铅锡且防污效果优良的新型环保防污剂。
作为优选，所述有机溶剂为二甲苯或醋酸丁酯。
作为优选，有机硅改性丙烯酸树脂10~15份。
作为优选，水性丙烯酸改性环氧树脂14~17份，羟基封端的聚二甲基硅氧烷5~7份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷2~3份。
作为优选，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷。γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷商品号为KH-560，γ-氨丙基三乙氧基硅烷商品号为KH-550，γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷商品号为KH-570。
作为优选，所述新型海洋环保防污涂料由以下步骤制备而成：先将有机硅改性丙烯酸树脂和水性丙烯酸改性环氧树脂溶解于有机溶剂中，然后加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌并反应30~60min，接着依次加入环保防污剂、氧化锌、滑石粉、膨润土、氧化铁、纳米二氧化硅和聚四氟乙烯，高速搅拌并研磨，研磨后再次高速搅拌，得到新型海洋环保防污涂料。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的新型海洋环保防污涂料不含有机锡、氧化亚铜等对海洋生态环境产生严重危害的有害物质，避免了对环境的污染破坏，通过降低涂料的表面能并配合高效环保有机环保防污剂达到高效的防污性能。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明做进一步的说明。
本发明所用到的部分原料的来源厂家如下：
有机硅改性丙烯酸树脂：深圳鼎好光化科技有限公司；
水性丙烯酸改性环氧树脂：北京之途化工有限公司公司；
羟基封端的聚二甲基硅氧烷：杭州置信化工有限公司；
N-环丙基-N’-（1，1-二甲基乙基）-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺（Irgarol 1051）：上海安谱科学仪器有限公司；
丁基氨基甲酸碘代丙炔酯：上海雅贤化学有限公司；
4，5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮（SeaNine211）：上海海鹰机械厂粘接技术研究所。
实施例1：
一种新型海洋环保防污涂料，由以下步骤制备而成：
按照表1各组分的配比，先将有机硅改性丙烯酸树脂和水性丙烯酸改性环氧树脂溶解于二甲苯中，然后加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550），高速搅拌并反应30min，接着依次加入丁基氨基甲酸碘代丙炔酯、氧化锌、滑石粉、膨润土、氧化铁、纳米二氧化硅和聚四氟乙烯，高速搅拌并研磨至平均粒度≤80μm，研磨后再次高速搅拌，得到新型海洋环保防污涂料。
实施例2：
一种新型海洋环保防污涂料，由以下步骤制备而成：
按照表1各组分的配比，先将有机硅改性丙烯酸树脂和水性丙烯酸改性环氧树脂溶解于醋酸丁酯中，然后加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560），高速搅拌并反应60min，接着依次加入4，5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮（SeaNine211）、氧化锌、滑石粉、膨润土、氧化铁、纳米二氧化硅和聚四氟乙烯，高速搅拌并研磨至平均粒度≤80μm，研磨后再次高速搅拌，得到新型海洋环保防污涂料。
实施例3：
一种新型海洋环保防污涂料，由以下步骤制备而成：
按照表1各组分的配比，先将有机硅改性丙烯酸树脂和水性丙烯酸改性环氧树脂溶解于二甲苯中，然后加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH-570），高速搅拌并反应45min，接着依次加入4，5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮（SeaNine211）、氧化锌、滑石粉、膨润土、氧化铁、纳米二氧化硅和聚四氟乙烯，高速搅拌并研磨至平均粒度≤80μm，研磨后再次高速搅拌，得到新型海洋环保防污涂料。
实施例4：
一种新型海洋环保防污涂料，由以下步骤制备而成：
按照表1各组分的配比，先将有机硅改性丙烯酸树脂和水性丙烯酸改性环氧树脂溶解于醋酸丁酯中，然后加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH-570），高速搅拌并反应40min，接着依次加入N-环丙基-N’-（1，1-二甲基乙基）-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺（Irgarol 1051）、氧化锌、滑石粉、膨润土、氧化铁、纳米二氧化硅和聚四氟乙烯，高速搅拌并研磨至平均粒度≤80μm，研磨后再次高速搅拌，得到新型海洋环保防污涂料。
各实施例得到的涂料采用GB/T6822-2007《船底防污漆通用技术条件》进行检测，经检测，涂料的粘度、细度、干燥时间、附着力、耐浸泡性、抗起泡性、适用期、贮存稳定性和防污性能均符合标准，具体见表2。
本发明制备的海洋环保防污涂料，不含氧化亚铜、有机锡等有害物质，通过采用能够降低表面性能的原料和环保型的环保防污剂多方面发挥防污性能，具有环保高效的特性。
表1
| 组分含量（g） | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 有机硅改性丙烯酸树脂 | 1700 | 1500 | 1000 | 2000 |
| 水性丙烯酸改性环氧树脂 | 1000 | 2000 | 1400 | 1700 |
| 羟基封端的聚二甲基硅氧烷 | 900 | 600 | 700 | 500 |
| KH-550 | 50 | |||
| KH-560 | 100 | |||
| KH-570 | 200 | 300 | ||
| 二甲苯 | 1900 | 2000 | ||
| 醋酸丁酯 | 2400 | 1700 | ||
| SeaNine211 | 3000 | 2200 | ||
| Irgarol 1051 | 2500 | |||
| 丁基氨基甲酸碘代丙炔酯 | 2800 | |||
| 氧化锌 | 700 | 600 | 1000 | 800 |
| 滑石粉 | 300 | 500 | 200 | 400 |
| 膨润土 | 200 | 100 | 200 | 300 |
| 氧化铁 | 300 | 400 | 500 | 300 |
| 纳米二氧化硅 | 300 | 400 | 200 | 500 |
| 聚四氟乙烯 | 200 | 300 | 300 | 100 |
表2
| 性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 粘度（s） | 65 | 70 | 77 | 68 |
| 细度（μm） | 75 | 60 | 72 | 65 |
| 干燥时间（h） | 20 | 18 | 19 | 20 |
| 附着力（级） | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 耐浸泡性（级） | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 抗起泡性 | 良 | 良 | 良 | 良 |
| 适用期 | 优 | 良 | 优 | 良 |
| 贮存稳定性 | 1年优 | 1年优 | 1年优 | 1年优 |
| 防污性能 | 2年期效 | 2年期效 | 2年期效 | 2年期效 |
Claims (5)
1.一种海洋环保防污涂料，其特征在于，按重量份数计所述海洋环保防污涂料由以下组分组成：有机硅改性丙烯酸树脂10~20份，水性丙烯酸改性环氧树脂10~20份，羟基封端的聚二甲基硅氧烷5~9份，硅烷偶联剂0.5~3份，有机溶剂17~24份，环保防污剂22~30份，氧化锌6~10份，滑石粉2~5份，膨润土1~3份，氧化铁3~5份，纳米二氧化硅2~5份，聚四氟乙烯1~3份；
所述环保防污剂为N-环丙基-N’-（1，1-二甲基乙基）-6-(甲硫基)-1，3，5-三嗪-2，4-二胺、丁基氨基甲酸碘代丙炔酯或4，5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮；
所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的一种海洋环保防污涂料，其特征在于，所述有机溶剂为二甲苯或醋酸丁酯。
3.根据权利要求1所述的一种海洋环保防污涂料，其特征在于，有机硅改性丙烯酸树脂10~15份。
4.根据权利要求1所述的一种海洋环保防污涂料，其特征在于，水性丙烯酸改性环氧树脂14~17份，羟基封端的聚二甲基硅氧烷5~7份，硅烷偶联剂2~3份。
5.一种制备权利要求1所述的一种海洋环保防污涂料的方法，其特征在于，所述海洋环保防污涂料由以下步骤制备而成：先将有机硅改性丙烯酸树脂、水性丙烯酸改性环氧树脂溶解于有机溶剂中，然后加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，高速搅拌并反应30~60min，接着依次加入环保防污剂、氧化锌、滑石粉、膨润土、氧化铁、纳米二氧化硅和聚四氟乙烯，高速搅拌并研磨，研磨至平均粒度≤80μm后再次高速搅拌，得到海洋环保防污涂料。
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