CN104845467B

CN104845467B - 环保型防污减阻复合功能涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN104845467B
Application number: CN201510216575.1A
Authority: CN
Inventors: 豆照良; 唐啸鸣
Original assignee: SHANGHAI NAWEI COATING Co Ltd
Current assignee: Shanghai Nawei Coating Co., Ltd.
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2017-09-19
Anticipated expiration: 2035-04-29
Also published as: CN104845467A

Abstract

本发明公开了一种环保型防污减阻复合功能涂料及其制备方法及使用该涂料制备环保型防污减阻涂层的方法，所述涂料主要包括以下各组分：阳离子型聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷、二甲苯以及树脂；所述树脂为丙烯酸树脂或氟碳树脂中的一种或者两者的混合物。本发明的环保型防污减阻复合功能涂料或者采用本发明的制备方法制备的环保型防污减阻复合功能涂层，具有防污减阻效果显著、环境友好、简单易行、经济实用等显著特点，适于规模化生产，有着良好的工程应用前景。

Description

环保型防污减阻复合功能涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保型防污减阻复合功能涂层及其制备方法，可有效防止海洋生物在舰船和海洋结构等设备或设施上的附着和污损，并可有效减少壁面摩擦阻力，属海洋工程与流体动力学技术领域。

背景技术

舰船和海洋结构等设备或设施由于长期浸泡在海水中，不仅要经受海水腐蚀，其表面还会出现海洋微生物与宏观生物的附着和污损。海洋生物污损会导致船体表面粗糙度增大，致使船舶航行阻力增加、航速降低、燃油消耗增大；海洋生物的附着和污损还会导致船体表面的清理难度增加、船舶维护周期缩短、维护成本增加；此外，海洋设备或设施上附着海洋生物时，生物的新陈代谢及其分泌物还会覆盖或破坏设备原有表面，加剧腐蚀破坏。

海洋生物污损，不仅会降低海洋设备工作效率、增加维护成本，还会显著影响海洋兵器的战术性能参数，更有甚者使其功能失效、贻误战机。基于上述原因，有关海洋防污问题的研究及相关技术的开发，持续成为近年来海洋工程相关领域的热点问题，并形成了以防污涂料为代表的一系列关键防污技术。

防污涂料的发展大致可分为三个阶段：常规防污涂料、有机锡共聚物自抛光防污涂料及无锡自抛光防污涂料。其中有机锡(TBT)自抛光防污涂料具有广谱杀菌效果，防污能力良好，其防污时效可达5年之久。但随着相关研究的不断深入以及近年来人们对海洋环境保护意识的不断增强，有机锡防污技术对海洋环境的危害问题也逐渐凸显出来，并最终被国际海事组织禁止使用。

无锡自抛光防污涂料的防污机理，是聚合物在海水中缓慢水解并不断露出新鲜表层，使海洋生物没有固定繁殖条件，从而达到防止海洋生物附着和污损的目的。在无锡自抛光防污涂料中，可生物降解或水解的树脂主要包括丙烯酸铜、丙烯酸锌和丙烯酸甲硅烷等。与有机锡相比，无锡自抛光防污涂料的主要毒料(如氧化亚铜等)和树脂由于从漆膜中释放后迅速降解而失去毒性，其对海洋环境的危害相对较小，然而现有的无锡自抛光防污涂料却具有防污减阻效果差的缺点。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种不仅环境危害小，并且防污减阻效果好的复合功能涂料。

本发明的环保型防污减阻复合功能涂料，其特征在于，主要包括以下各组分：阳离子型聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷、二甲苯以及树脂；

所述树脂为丙烯酸树脂或氟碳树脂中的一种或者两者的混合物。

可选的，所述的环保型防污减阻复合功能涂料还包括防沉剂以及分散剂，防沉剂的作用是控制涂料中各组分的流变性能、调整其触变状态，以便于储存、运输及涂装施工作业，分散剂的作用是调节并改善涂料各组分的分散状态，使各组分均匀分散。

可选的，为了进一步提高防污减阻效果，本发明的环保型防污减阻复合功能涂料包括以下重量份的各组分：

阳离子型聚丙烯酰胺 3.5～5份、

聚二甲基硅氧烷 5～6份、

二甲苯 15～20份、

树脂 60～80份。

可选的，为了进一步提高防污减阻效果，本发明的环保型防污减阻复合功能涂料还包括以下重量份的各组分：

防沉剂 0.5～1.5份、

分散剂 0.3～0.8份。

可选的，所述防沉剂为聚酰胺蜡。

可选的，所述分散剂为德国迪高TEGO Dispers系列或德国毕克BYK系列分散剂。

可选的，为了获得更好的防污减阻效果，所述阳离子型聚丙烯酰胺其固体份含量为90％，重均分子量为500～1800万，阳离子浓度为20～80％。

本发明还提供了一种所述的环保型防污减阻复合功能涂料的制备方法，包括以下步骤：

S10、将阳离子型聚丙烯酰胺与涂料的其它各组分按配比搅拌混合均匀，制成所述涂料。

本发明还提供了一种采用所述的涂料制备环保型防污减阻复合功能涂层的方法，其将所述涂料以喷涂或刷涂方式涂覆于基体表面，涂膜固化后，即在基体表面制备出具有防污减阻复合功能的聚合物涂层。

可选的，为了具有较好的防污减阻效果，所述涂层的厚度为0.1～1mm。

本发明的环保型防污减阻复合功能涂料或者采用本发明的制备方法制备的环保型防污减阻复合功能涂层，具有防污减阻效果显著、环境友好、简单易行、经济实用等显著特点，适于规模化生产，有着良好的工程应用前景。与传统海洋防污涂料不同的是，由于环保型防污减阻复合功能涂料不含有机锡、丙烯酸铜、丙烯酸锌等毒杀成分，因此对海洋生物无毒副作用；此外，传统海洋防污涂料均采用自抛光作用机制，涂料中的毒性成分及其他化学物质不断以自抛光方式分解并最终分散到海洋中，而环保型防污减阻复合功能涂料则是通过改变涂层表面电极电位并利用离子间的静电斥力物理性地防止海洋生物趋近或吸附；因此具有环境友好的显著特点。

附图说明

图1为本发明的环保型防污减阻复合功能涂层阻止海洋生物趋近壁面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来描述本发明，应该指出的是，这些实施例仅用于说明本发明不应理解为对本发明的限制。

下面结合实例对所提出的环保型防污减阻复合功能涂层及其制备方法做进一步的详细说明。

实施例1

将阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)与聚二甲基硅氧烷、丙烯酸树脂以及二甲苯按照如下重量份混合防沉剂和分散剂，搅拌均匀制成涂料；

阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM) 3.5份、

聚二甲基硅氧烷 5份、

丙烯酸树脂 70份、

二甲苯 20份、

聚酰胺蜡 1份、

分散剂 0.5份。

在进行涂装作业前，首先将船体或海洋结构物表面的油污、灰尘或锈迹等所有污染物清理干净。然后依次涂装(无气喷涂、高压空气喷涂、刷涂或滚涂)防锈漆(如616氯化橡胶铁红厚浆型)和环氧连接漆(如FJ-18)。待前道漆的漆膜固化后，即可进行防污减阻复合功能涂层的涂装作业，其具体施工工艺参数如下。

按照上述施工工艺参数制备的复合功能涂层在涂层实干后，即可下水或用于防污减阻性能测试。结果表明，与传统型无锡自抛光防污涂层相比，硅藻附着抑制率提高了65％；与常规水力学光滑表面相比，在13m/s的航速下，复合功能涂层在减阻率为17.6％。

实施例2

将阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)，与聚二甲基硅氧烷、氟碳树脂以及二甲苯按照如下质量百分比共混并配以防沉剂和分散剂，搅拌均匀制成涂料；

阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM) 5份、

聚二甲基硅氧烷 5.5份、

氟碳树脂 73份、

二甲苯 15份、

聚酰胺蜡1份、

分散剂 0.5份。

将基底表面清理干净后，依次涂装防锈漆和环氧连接漆。待前道漆的漆膜固化后，进行防污减阻复合功能涂层的涂装作业。涂层实干后，进行防污减阻性能测试。结果表明，与传统型无锡自抛光防污涂层相比，硅藻附着抑制率提高了72％，贻贝附着足丝的数量减少了53％；与常规水力学光滑表面相比，在22m/s的航速下，复合功能涂层在减阻率为24.7％。

实施例3

阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM) 5份、

聚二甲基硅氧烷 5.5份、

氟碳树脂 30份、

丙烯酸树脂 30份、

二甲苯 16份、

聚酰胺蜡 0.5份、

分散剂 0.3份。

将基底表面清理干净后，依次涂装防锈漆和环氧连接漆。待前道漆的漆膜固化后，进行防污减阻复合功能涂层的涂装作业。涂层实干后，进行防污减阻性能测试。结果表明，与传统型无锡自抛光防污涂层相比，硅藻附着抑制率提高了68％，贻贝附着足丝的数量减少了49％；与常规水力学光滑表面相比，在22m/s的航速下，复合功能涂层在减阻率为21.5％。

实施例4

阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)5份、

聚二甲基硅氧烷 6份、

氟碳树脂 80份、

二甲苯 17份、

聚酰胺蜡 1.5份、

分散剂 0.8份。

将基底表面清理干净后，依次涂装防锈漆和环氧连接漆。待前道漆的漆膜固化后，进行防污减阻复合功能涂层的涂装作业。涂层实干后，进行防污减阻性能测试。结果表明，与传统型无锡自抛光防污涂层相比，硅藻附着抑制率提高了74％，贻贝附着足丝的数量减少了55％；与常规水力学光滑表面相比，在22m/s的航速下，复合功能涂层在减阻率为25.6％。

实施例1－4中的各组分生产厂家及型号如下：

阳离子型聚丙烯酰胺：无锡凤民环保科技有限公司，固体份含量为90％，分子量为500～1800万，阳离子浓度为20～80。

聚酰胺蜡：英国海名斯，型号P200X。

分散剂：德国迪高TEGO Dispers系列。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种环保型防污减阻复合功能涂料，其特征在于，包括以下重量份的各组分：

阳离子型聚丙烯酰胺 3.5～5份、

聚二甲基硅氧烷 5～6份、

二甲苯 15～20份、

树脂 60～80份；

所述树脂为丙烯酸树脂或氟碳树脂中的一种或者两者的混合物；

所述阳离子型聚丙烯酰胺其固体份含量为90％，重均分子量为500～1800万，阳离子浓度为20～80％。

2.根据权利要求1所述的环保型防污减阻复合功能涂料，其特征在于，还包括防沉剂以及分散剂。

3.根据权利要求1所述的环保型防污减阻复合功能涂料，其特征在于，还包括以下重量份的各组分：

防沉剂 0.5～1.5份、

分散剂 0.3～0.8份。

4.根据权利要求2或3所述的环保型防污减阻复合功能涂料，其特征在于，所述防沉剂为聚酰胺蜡。

5.根据权利要求2或3所述的环保型防污减阻复合功能涂料，其特征在于，所述分散剂为德国迪高TEGO Dispers系列或德国毕克BYK系列分散剂。

6.一种权利要求1－5任一项所述的环保型防污减阻复合功能涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.一种采用权利要求1－5任一项所述的涂料制备环保型防污减阻复合功能涂层的方法，其特征在于，将所述涂料以喷涂或刷涂方式涂覆于基体表面，涂膜固化后，即在基体表面制备出具有防污减阻复合功能的聚合物涂层。

8.根据权利要求7所述的制备环保型防污减阻复合功能涂层的方法，其特征在于，所述涂层的厚度为0.1～1mm。