CN105602384A - 一种海洋船舶防污涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海洋船舶防污涂层的制备方法，属于防污涂层制备领域。该方法从生姜和大蒜中提取出混合辣素代替有机锡和氧化亚铜防污剂，辅以氟硅中间体对丙烯酸树脂进行改性，最终制得海洋船舶防污涂层，其中生物质防污剂混合辣素的使用避免了有机锡和氧化亚铜防污剂对环境和人体产生的污染，氟硅改性后的丙烯酸树脂，弹性模量变大，机械性能增强，辅以其自身的低表面能以及良好的附着力，得到一种环保无毒的海洋船舶防污涂层，具有广阔的应用前景。

Description

一种海洋船舶防污涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种海洋船舶防污涂层的制备方法，属于防污涂层制备领域。
背景技术
海洋中微生物、植物和动物附着在舰船、潜艇、钻探设备、仪器仪表、养殖网笼等浸入海水的物体上并对之产生不利影响的现象称为生物污损。生物污损给舰船、潜艇、钻探设备等海洋设施带来严重的危害，造成了巨大的经济浪费，并制约着我国海洋国防和海洋事业的拓展。而传统的船舶防污涂料因其高毒性而正逐步退出历史舞台，新型高效无毒的防污涂装材料的研发已迫在眉睫。
附着材料表面的表面能、化学成分、表面微结构、色泽等性质均对污损生物的附着种类和数量有一定的影响。相对于柔软的基体材料来说，坚硬材料的表面更利于污损生物的附着；而基体材料表面若具有低表面能，光滑，或憎水等特性时则不利于污损生物的附着。
目前，防污涂料的基体树脂主要包括丙烯酸树脂、有机硅树脂、有机氟树脂、氟硅树脂、聚氨酯树脂、乙烯树脂、环氧树脂等。其中，丙烯酸树脂因良好的附着力、较低的成本以及可通过改性获得的自抛光性能，得以最广泛的应用。有机硅、有机氟及氟硅等树脂的防污涂料形成的涂层表面，具有低表面能的特性，不易受到生物的污损，因而备受关注，近年来获得了极大的发展。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统的防污涂料中，有机锡和氧化亚铜防污剂会对海洋造成严重污染并且影响人体健康，而低表面能丙烯酸树脂因其具有良好的附着力以及自抛光性能成为防污涂料的首选基体，但是其弹性模量小，质脆的缺陷又限制了它的应用，因此提供了一种海洋船舶防污涂层的制备方法，该方法从生姜和大蒜中提取出混合辣素代替有机锡和氧化亚铜防污剂，辅以氟硅中间体对丙烯酸树脂进行改性，最终制得海洋船舶防污涂层，其中生物质防污剂混合辣素的使用避免了有机锡和氧化亚铜防污剂对环境和人体产生的污染，氟硅改性后的丙烯酸树脂，弹性模量变大，机械性能增强，辅以其自身的低表面能以及良好的附着力，得到一种环保无毒的海洋船舶防污涂层，具有广阔的应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取200～300g生姜和300～400g大蒜，分别去皮剁碎，放入石臼中用石杵捣碎并研磨成泥状混合物，再将泥状混合物装入5L陶瓷罐中，加入混合物体积2～3倍的黄酒，用搅拌棒将混合物搅拌均匀；
（2）再将上述陶瓷罐放入微波浸提器中，加热升温至55～75℃，以100～200W的功率微波振荡浸提2～3h，过滤分离去除滤渣，得到混合浸提液并转入旋转蒸发器，加热升温至65～75℃，旋蒸去除浸提液中的乙醇并浓缩至原体积的1/3，得到混合辣素，备用；
（3）将甲基丙烯酸三氟乙酯与三甲基氯硅烷按摩尔比为3:2进行混合并溶于混合物总体积2～3倍的二甲苯中，用玻璃棒搅拌均匀后，取200～300mL混合液移入带有搅拌器、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中；
（4）将上述四口烧瓶放入油浴锅中，加热升温至90～110℃，启动搅拌器并通过滴液漏斗每隔20～30min向瓶内滴加0.3～0.5mL过氧化苯甲酰引发剂，在氮气的保护下，保温搅拌反应2～3h，得到透明粘稠的氟硅中间体；
（5）称取50～100g丙烯酸丁酯、100～120g甲基丙烯酸甲酯和130～150g甲基丙烯酸羟乙酯溶于1～2L混合溶剂中，其中混合溶剂是由二甲苯和乙醇按体积比为3:1混合制得，将混合均匀后的溶液装入高温反应釜中，逐滴滴加50～100mL备用的混合辣素，在100～200℃下保温反应1～2h，得到混合预聚体；
（6）将200～300g混合预聚体放入密炼机中，向密炼机中以8～10mL/min的速率通入氮气直至置换出所有空气，在150～200℃下保温处理20～30min后，加入30～50mL氟硅中间体，升温至200～300℃继续密炼1～2h后出料，包装即得一种海洋船舶防污涂层。
本发明的具体应用方法是：将本发明制得的海洋船舶防污涂层用毛刷蘸取后均匀的涂刷在船体表面，其中涂刷厚度为5～8mm，待其自然晾干后即可，干燥后检测，涂层接触角为135～140°，表面能为3.80～3.90mN·m-1，附着力为1级，冲击强度为45～55kg·cm，柔韧性为0.8～1.2mm，硬度为2～4H，具有极佳的防污效果。
本发明的有益效果是：本发明制得的海洋船舶防污涂层中生物质防污剂混合辣素的使用避免了有机锡和氧化亚铜防污剂对环境和人体产生的污染，氟硅改性后的丙烯酸树脂，弹性模量变大，机械性能增强，且具有低表面能以及良好的附着力，具有极佳的防污效果。
具体实施方式
称取200～300g生姜和300～400g大蒜，分别去皮剁碎，放入石臼中用石杵捣碎并研磨成泥状混合物，再将泥状混合物装入5L陶瓷罐中，加入混合物体积2～3倍的黄酒，用搅拌棒将混合物搅拌均匀；再将上述陶瓷罐放入微波浸提器中，加热升温至55～75℃，以100～200W的功率微波振荡浸提2～3h，过滤分离去除滤渣，得到混合浸提液并转入旋转蒸发器，加热升温至65～75℃，旋蒸去除浸提液中的乙醇并浓缩至原体积的1/3，得到混合辣素，备用；将甲基丙烯酸三氟乙酯与三甲基氯硅烷按摩尔比为3:2进行混合并溶于混合物总体积2～3倍的二甲苯中，用玻璃棒搅拌均匀后，取200～300mL混合液移入带有搅拌器、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中；将上述四口烧瓶放入油浴锅中，加热升温至90～110℃，启动搅拌器并通过滴液漏斗每隔20～30min向瓶内滴加0.3～0.5mL过氧化苯甲酰引发剂，在氮气的保护下，保温搅拌反应2～3h，得到透明粘稠的氟硅中间体；称取50～100g丙烯酸丁酯、100～120g甲基丙烯酸甲酯和130～150g甲基丙烯酸羟乙酯溶于1～2L混合溶剂中，其中混合溶剂是由二甲苯和乙醇按体积比为3:1混合制得，将混合均匀后的溶液装入高温反应釜中，逐滴滴加50～100mL备用的混合辣素，在100～200℃下保温反应1～2h，得到混合预聚体；将200～300g混合预聚体放入密炼机中，向密炼机中以8～10mL/min的速率通入氮气直至置换出所有空气，在150～200℃下保温处理20～30min后，加入30～50mL氟硅中间体，升温至200～300℃继续密炼1～2h后出料，包装即得一种海洋船舶防污涂层。
实例1
称取200g生姜和300g大蒜，分别去皮剁碎，放入石臼中用石杵捣碎并研磨成泥状混合物，再将泥状混合物装入5L陶瓷罐中，加入混合物体积2倍的黄酒，用搅拌棒将混合物搅拌均匀；再将上述陶瓷罐放入微波浸提器中，加热升温至55℃，以100W的功率微波振荡浸提2h，过滤分离去除滤渣，得到混合浸提液并转入旋转蒸发器，加热升温至65℃，旋蒸去除浸提液中的乙醇并浓缩至原体积的1/3，得到混合辣素，备用；将甲基丙烯酸三氟乙酯与三甲基氯硅烷按摩尔比为3:2进行混合并溶于混合物总体积2倍的二甲苯中，用玻璃棒搅拌均匀后，取200mL混合液移入带有搅拌器、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中；将上述四口烧瓶放入油浴锅中，加热升温至90℃，启动搅拌器并通过滴液漏斗每隔20min向瓶内滴加0.3mL过氧化苯甲酰引发剂，在氮气的保护下，保温搅拌反应2h，得到透明粘稠的氟硅中间体；称取50g丙烯酸丁酯、100g甲基丙烯酸甲酯和130g甲基丙烯酸羟乙酯溶于1L混合溶剂中，其中混合溶剂是由二甲苯和乙醇按体积比为3:1混合制得，将混合均匀后的溶液装入高温反应釜中，逐滴滴加50mL备用的混合辣素，在100℃下保温反应1h，得到混合预聚体；将200g混合预聚体放入密炼机中，向密炼机中以8mL/min的速率通入氮气直至置换出所有空气，在150℃下保温处理20min后，加入30mL氟硅中间体，升温至200℃继续密炼1h后出料，包装即得一种海洋船舶防污涂层。
本发明的具体应用方法是：将本发明制得的海洋船舶防污涂层用毛刷蘸取后均匀的涂刷在船体表面，其中涂刷厚度为5mm，待其自然晾干后即可，干燥后检测，涂层接触角为135°，表面能为3.80mN·m-1，附着力为1级，冲击强度为45kg·cm，柔韧性为0.8mm，硬度为2H，具有极佳的防污效果。
实例2
称取250g生姜和350g大蒜，分别去皮剁碎，放入石臼中用石杵捣碎并研磨成泥状混合物，再将泥状混合物装入5L陶瓷罐中，加入混合物体积2倍的黄酒，用搅拌棒将混合物搅拌均匀；再将上述陶瓷罐放入微波浸提器中，加热升温至65℃，以150W的功率微波振荡浸提2h，过滤分离去除滤渣，得到混合浸提液并转入旋转蒸发器，加热升温至70℃，旋蒸去除浸提液中的乙醇并浓缩至原体积的1/3，得到混合辣素，备用；将甲基丙烯酸三氟乙酯与三甲基氯硅烷按摩尔比为3:2进行混合并溶于混合物总体积2倍的二甲苯中，用玻璃棒搅拌均匀后，取250mL混合液移入带有搅拌器、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中；将上述四口烧瓶放入油浴锅中，加热升温至100℃，启动搅拌器并通过滴液漏斗每隔25min向瓶内滴加0.4mL过氧化苯甲酰引发剂，在氮气的保护下，保温搅拌反应2h，得到透明粘稠的氟硅中间体；称取80g丙烯酸丁酯、110g甲基丙烯酸甲酯和140g甲基丙烯酸羟乙酯溶于1～2L混合溶剂中，其中混合溶剂是由二甲苯和乙醇按体积比为3:1混合制得，将混合均匀后的溶液装入高温反应釜中，逐滴滴加80mL备用的混合辣素，在150℃下保温反应1h，得到混合预聚体；将250g混合预聚体放入密炼机中，向密炼机中以9mL/min的速率通入氮气直至置换出所有空气，在180℃下保温处理25min后，加入40mL氟硅中间体，升温至250℃继续密炼1h后出料，包装即得一种海洋船舶防污涂层。
本发明的具体应用方法是：将本发明制得的海洋船舶防污涂层用毛刷蘸取后均匀的涂刷在船体表面，其中涂刷厚度为7mm，待其自然晾干后即可，干燥后检测，涂层接触角为138°，表面能为3.85mN·m-1，附着力为1级，冲击强度为50kg·cm，柔韧性为1.1mm，硬度为3H，具有极佳的防污效果。
实例3
称取300g生姜和400g大蒜，分别去皮剁碎，放入石臼中用石杵捣碎并研磨成泥状混合物，再将泥状混合物装入5L陶瓷罐中，加入混合物体积3倍的黄酒，用搅拌棒将混合物搅拌均匀；再将上述陶瓷罐放入微波浸提器中，加热升温至75℃，以200W的功率微波振荡浸提3h，过滤分离去除滤渣，得到混合浸提液并转入旋转蒸发器，加热升温至75℃，旋蒸去除浸提液中的乙醇并浓缩至原体积的1/3，得到混合辣素，备用；将甲基丙烯酸三氟乙酯与三甲基氯硅烷按摩尔比为3:2进行混合并溶于混合物总体积3倍的二甲苯中，用玻璃棒搅拌均匀后，取300mL混合液移入带有搅拌器、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中；将上述四口烧瓶放入油浴锅中，加热升温至110℃，启动搅拌器并通过滴液漏斗每隔30min向瓶内滴加0.5mL过氧化苯甲酰引发剂，在氮气的保护下，保温搅拌反应3h，得到透明粘稠的氟硅中间体；称取100g丙烯酸丁酯、120g甲基丙烯酸甲酯和150g甲基丙烯酸羟乙酯溶于2L混合溶剂中，其中混合溶剂是由二甲苯和乙醇按体积比为3:1混合制得，将混合均匀后的溶液装入高温反应釜中，逐滴滴加100mL备用的混合辣素，在200℃下保温反应2h，得到混合预聚体；将300g混合预聚体放入密炼机中，向密炼机中以10mL/min的速率通入氮气直至置换出所有空气，在200℃下保温处理30min后，加入50mL氟硅中间体，升温至300℃继续密炼2h后出料，包装即得一种海洋船舶防污涂层。
本发明的具体应用方法是：将本发明制得的海洋船舶防污涂层用毛刷蘸取后均匀的涂刷在船体表面，其中涂刷厚度为8mm，待其自然晾干后即可，干燥后检测，涂层接触角为140°，表面能为3.90mN·m-1，附着力为1级，冲击强度为55kg·cm，柔韧性为1.2mm，硬度为4H，具有极佳的防污效果。

Claims (1)

1.一种海洋船舶防污涂层的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取200～300g生姜和300～400g大蒜，分别去皮剁碎，放入石臼中用石杵捣碎并研磨成泥状混合物，再将泥状混合物装入5L陶瓷罐中，加入混合物体积2～3倍的黄酒，用搅拌棒将混合物搅拌均匀；
（2）再将上述陶瓷罐放入微波浸提器中，加热升温至55～75℃，以100～200W的功率微波振荡浸提2～3h，过滤分离去除滤渣，得到混合浸提液并转入旋转蒸发器，加热升温至65～75℃，旋蒸去除浸提液中的乙醇并浓缩至原体积的1/3，得到混合辣素，备用；
（3）将甲基丙烯酸三氟乙酯与三甲基氯硅烷按摩尔比为3:2进行混合并溶于混合物总体积2～3倍的二甲苯中，用玻璃棒搅拌均匀后，取200～300mL混合液移入带有搅拌器、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中；
（4）将上述四口烧瓶放入油浴锅中，加热升温至90～110℃，启动搅拌器并通过滴液漏斗每隔20～30min向瓶内滴加0.3～0.5mL过氧化苯甲酰引发剂，在氮气的保护下，保温搅拌反应2～3h，得到透明粘稠的氟硅中间体；
（5）称取50～100g丙烯酸丁酯、100～120g甲基丙烯酸甲酯和130～150g甲基丙烯酸羟乙酯溶于1～2L混合溶剂中，其中混合溶剂是由二甲苯和乙醇按体积比为3:1混合制得，将混合均匀后的溶液装入反应釜中，逐滴滴加50～100mL备用的混合辣素，在100～200℃下保温反应1～2h，得到混合预聚体；
（6）将200～300g混合预聚体放入密炼机中，向密炼机中以8～10mL/min的速率通入氮气直至置换出所有空气，在150～200℃下保温处理20～30min后，加入30～50mL氟硅中间体，升温至200～300℃继续密炼1～2h后出料，包装即得一种海洋船舶防污涂层。
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CN106221353A (zh) * 2016-07-27 2016-12-14 薛怡琳 一种涂料防污添加剂、制备方法及防污涂料
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