CN105778583B - 一种船舶用防污涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船舶用防污涂料，包括：有机硅树脂、乙基纤维素、改性二氧化硅溶胶、超高分子量聚乙烯UHMWPE、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油醚、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、丙二醇、聚全氟乙丙烯、聚醚醚酮纤维、聚丙烯酰胺、水、乙醇、分散剂、消泡剂、流平剂、增塑剂、增稠剂、偶联剂。本发明的涂料形成的涂层其静态疏水角可达到150‑160°，试样在模拟水环境浸泡下4个月无水生物吸附，具有优越的疏水防污性能；同时将涂层在50℃浸泡于盐度为4%的盐水和盐雾中25d后，涂层的硬度和附着力基本不变，仍然保持良好的性能，具有优越的防腐蚀作用，适用于海洋环境，环保无毒，适用于船舶防污。

Description

一种船舶用防污涂料
技术领域
本发明涉及一种涂料，尤其是一种船舶用防污涂料。
背景技术
船舶是水上运输和工程作业的主要工具，其种类繁多、数目庞大。从功能上讲，船舶大致分为客船、货船、油船、汽车运输船、集装箱运输船、冷藏船、军舰、工作船等。随着现代工业的高速发展，船舶的现代化、高速化、高效率及环保化愈来愈受到人们的广泛关注，而船舶涂料也在不断进行更新换代和研究开发。
船舶在海洋中行驶过程中，不仅会受到海洋中的盐的腐蚀，同时海洋中存在着大量的海洋附着生物，海洋附着生物是生长在船舶和海洋设施表面的海生动物、植物和微生物的通称，亦可称为海洋污损生物。海洋污损生物主要有海藻、藤壶、海蛎和软体类生物等，它们能在船舶表面吸附繁殖，破坏船舶构件表面防腐层的结构，导致金属加速局部腐蚀，而且严重影响构件的工作效率，从而降低构件的使用寿命和船舶的航行速度。据统计，每年生物污损问题给全球船舶业带来经济损失近100亿美元。
针对海洋污损生物产生的负面问题，早期是采用含锡自抛光型防污涂料进行船舶防护，然而有机锡具有很强的生物富集能力，可以通过生物链进入到人体，危害人体健康，目前已经被禁止使用。目前市场上主要采用含铜类化合物来阻止海洋污损生物吸附船舶构件表面，但是，这类化合物对海洋环境还是有一定的污染性，不利于环境保护。
因此，有必要开发出一种环保无害的船舶用防污涂料。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种船舶用防污涂料。
技术方案：为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案。
一种船舶用防污涂料，按重量份配比包括如下组分：
有机硅树脂：15-25份；
乙基纤维素：6.5-10.5份；
改性二氧化硅溶胶：20-30份；
超高分子量聚乙烯UHMWPE：15-25份；
丙烯酸乙酯（EA）：3-5份；
丙烯酸羟乙酯(HEA)：1.5-2.5份；
甲基丙烯酸缩水甘油醚(GMA)：2-3份；
纳米二氧化钛：2-3份；
纳米氧化铝：2-3份；
丙二醇：2-3份；
聚全氟乙丙烯：1.5-2.5份；
聚醚醚酮纤维：1-2份；
聚丙烯酰胺：1.2-1.6份；
水：10-15份；
乙醇：20-25份；
分散剂：0.5-1份；
消泡剂：0.5-1份；
流平剂：0.5-1份；
增塑剂：0.5-1份；
增稠剂：0.5-1份；
偶联剂：0.5-1份。
所述改性二氧化硅溶胶由以下方法制备：
将正硅酸乙酯、无水乙醇以及水按照摩尔比为1:6:4的比例在45-55 ℃下混合均匀，加入氨水调节混合溶液体系的pH值为7.5-8.5，保温搅拌反应12小时，得到二氧化硅醇溶胶，然后向反应体系中加入ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（即KH-570），所述ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯的摩尔比为1:1，保温反应0.5-1小时，得到所述改性二氧化硅溶胶。
所述分散剂为分散剂BYK191（毕克化学）；所述消泡剂为消泡剂BYK-012或BYK-015(毕克化学)；所述流平剂为流平剂LA50(美国OMG)。
所述增塑剂为环氧大豆油。
所述增稠剂为甲基羟乙基纤维素。
所述偶联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
所述防污涂料的制备方法具体如下：
按照重量配比称取所需原料，在水和乙醇组成的混合溶液中，将剩余组分原料分散于水和乙醇的混合溶液中，室温搅拌2-3小时，使各组分搅拌混合均匀即可制得所述防污涂料。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：
本发明的涂料形成的涂层其静态疏水角可达到150-160°，试样在模拟水环境浸泡下4个月无水生物吸附，具有优越的疏水防污性能；同时将涂层在50℃浸泡于盐度为4%的盐水和盐雾中25d后，涂层的硬度和附着力基本不变，仍然保持良好的性能，具有优越的防腐蚀作用，适用于海洋环境，环保无毒，适用于船舶防污；并且具有良好的耐候性，涂层在经过60℃的RH96%耐湿热测试720 h 后和360 h 紫外老化后，其性能基本不变；表面抗拉强度/MPa高于50，具有优良的磨损及耐撞击性；并且可耐600℃左右的高温，在高温下涂层的组织结构稳定，不易发生相变退化，不生成有害相，涂层与基体结合良好，在高温下不发生开裂，涂层保持完整；本发明的涂料，其制备方法简单、容易操作、条件温和，更适用于工业化生产，具有推广价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案做进一步详细、完整地说明。
实施例1
一种船舶用防污涂料，按重量份配比包括如下组分：
有机硅树脂1053：15份；
乙基纤维素：6.5份；
改性二氧化硅溶胶：20份；
超高分子量聚乙烯UHMWPE：15份；
丙烯酸乙酯：3份；
丙烯酸羟乙酯：1.5份；
甲基丙烯酸缩水甘油醚：2份；
纳米二氧化钛：2份；
纳米氧化铝：2份；
丙二醇：2份；
聚全氟乙丙烯：1.5份；
聚醚醚酮纤维：1份；
聚丙烯酰胺：1.2份；
水：10份；
乙醇：20份；
分散剂BYK191：0.5份；
消泡剂BYK-012：0.5份；
流平剂LA50：0.5份；
增塑剂：环氧大豆油：0.5份；
增稠剂：甲基羟乙基纤维素：0.5份；
偶联剂：乙烯基三过氧化叔丁基硅烷：0.5份。
实施例2
一种船舶用防污涂料，按重量份配比包括如下组分：
有机硅树脂1053：20份；
乙基纤维素：8.5份；
改性二氧化硅溶胶：25份；
超高分子量聚乙烯UHMWPE：20份；
丙烯酸乙酯：4份；
丙烯酸羟乙酯：2份；
甲基丙烯酸缩水甘油醚：2.5份；
纳米二氧化钛：2.5份；
纳米氧化铝：2.5份；
丙二醇：2.5份；
聚全氟乙丙烯：2份；
聚醚醚酮纤维：1.5份；
聚丙烯酰胺：1.4份；
水：13份；
乙醇：23份；
分散剂BYK191：0.8份；
消泡剂BYK-015：0.8份；
流平剂LA50：0.8份；
增塑剂：环氧大豆油：0.8份；
增稠剂：甲基羟乙基纤维素：0.8份；
偶联剂：乙烯基三过氧化叔丁基硅烷：0.8份。
实施例3
一种船舶用防污涂料，按重量份配比包括如下组分：
有机硅树脂1053： 25份；
乙基纤维素： 10.5份；
改性二氧化硅溶胶： 30份；
超高分子量聚乙烯UHMWPE： 25份；
丙烯酸乙酯： 5份；
丙烯酸羟乙酯： 2.5份；
甲基丙烯酸缩水甘油醚： 3份；
纳米二氧化钛： 3份；
纳米氧化铝： 3份；
丙二醇： 3份；
聚全氟乙丙烯： 2.5份；
聚醚醚酮纤维： 2份；
聚丙烯酰胺： 1.6份；
水： 15份；
乙醇： 25份；
分散剂BYK191： 1份；
消泡剂BYK-015： 1份；
流平剂LA50： 1份；
增塑剂：环氧大豆油： 1份；
增稠剂：甲基羟乙基纤维素： 1份；
偶联剂：乙烯基三过氧化叔丁基硅烷： 1份。
上述实施例中改性二氧化硅溶胶由以下方法制备：
将正硅酸乙酯、无水乙醇以及水按照摩尔比为1:6:4的比例在50℃下混合均匀，加入氨水调节混合溶液体系的pH值为8，保温搅拌反应12小时，得到二氧化硅醇溶胶，然后向反应体系中加入ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（即KH-570），所述ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯的摩尔比为1:1，保温反应0.5-1小时，得到所述改性二氧化硅溶胶。
本发明上述实施例防污涂料的制备方法具体如下：
按照重量配比称取所需原料，在水和乙醇组成的混合溶液中，将剩余组分原料分散于水和乙醇的混合溶液中，室温搅拌2-3小时，使各组分搅拌混合均匀即可制得所述防污涂料。
上述实施例所制备的涂料的使用方法如下：
先用清水欲施工表面，去除表面灰尘；将涂料倒入喷枪中进行一次喷涂作业：喷涂时，喷枪口垂直于基板表面，匀速移动喷枪，使基材表面成膜均匀，喷涂距离约150-200mm，喷涂压力设定为0.2-0.3MPa，同时喷涂以同一个方向涂刷，可避免产生刷痕；喷涂结束后至少等待1h，使完全干燥成膜；然后进行二次喷涂，为了确保效果，第一道涂刷厚度为0.15mm（干膜），第二道涂刷厚度为0.1mm（干膜），总计至少达到0.25mm（干膜）总厚度。
在船舶的动力系统部件表面使用上述涂料，结果显示：
上述涂料形成的涂层其静态疏水角可达到150-160°，试样在模拟水环境浸泡下4个月无水生物吸附，具有优越的疏水防污性能；同时将涂层在50℃浸泡于盐度为4%的盐水和盐雾中25d后，涂层的硬度和附着力基本不变，仍然保持良好的性能，具有优越的防腐蚀作用，适用于海洋环境，环保无毒，适用于船舶防污。
另外，涂层具有良好的耐候性，涂层在经过60℃的RH96%耐湿热测试720 h 后和360 h 紫外老化后，其性能基本不变；表面抗拉强度/MPa高于50，具有优良的磨损及耐撞击性；并且可耐600℃左右的高温，在高温下涂层的组织结构稳定，不易发生相变退化，不生成有害相，涂层与基体结合良好，在高温下不发生开裂，涂层保持完整。
综上可见，本发明的涂料适用于船舶使用，整体性能优良，可以很好的保护船舶，延长船舶的使用寿命，具有推广价值。
最后需要在此指出的是：以上仅是本发明的部分优选实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整
均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种船舶用防污涂料，其特征在于：按重量份配比包括如下组分：
有机硅树脂：15-25份；
乙基纤维素：6.5-10.5份；
改性二氧化硅溶胶：20-30份；
超高分子量聚乙烯UHMWPE：15-25份；
丙烯酸乙酯：3-5份；
丙烯酸羟乙酯：1.5-2.5份；
甲基丙烯酸缩水甘油醚：2-3份；
纳米二氧化钛：2-3份；
纳米氧化铝：2-3份；
丙二醇：2-3份；
聚全氟乙丙烯：1.5-2.5份；
聚醚醚酮纤维：1-2份；
聚丙烯酰胺：1.2-1.6份；
水：10-15份；
乙醇：20-25份；
分散剂：0.5-1份；
消泡剂：0.5-1份；
流平剂：0.5-1份；
增塑剂：0.5-1份；
增稠剂：0.5-1份；
偶联剂：0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的船舶用防污涂料，其特征在于：所述改性二氧化硅溶胶由以下方法制备：
将正硅酸乙酯、无水乙醇以及水按照摩尔比为1:6:4的比例在45-55 ℃下混合均匀，加入氨水调节混合溶液体系的pH值为7.5-8.5，保温搅拌反应12小时，得到二氧化硅醇溶胶，然后向反应体系中加入ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，所述ϒ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯的摩尔比为1:1，保温反应0.5-1小时，得到所述改性二氧化硅溶胶。
3.根据权利要求1所述的船舶用防污涂料，其特征在于：所述分散剂为分散剂BYK191；所述消泡剂为消泡剂BYK-012或BYK-015；所述流平剂为流平剂LA50。
4.根据权利要求1所述的船舶用防污涂料，其特征在于：所述增塑剂为环氧大豆油；所述增稠剂为甲基羟乙基纤维素；所述偶联剂为乙烯基三过氧化叔丁基硅烷。
5.根据权利要求1所述的船舶用防污涂料，其特征在于：所述防污涂料的制备方法具体如下：
按照重量配比称取所需原料，在水和乙醇组成的混合溶液中，将剩余组分原料分散于水和乙醇的混合溶液中，室温搅拌2-3小时，使各组分搅拌混合均匀即可制得所述防污涂料。
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