CN108047911A - 一种环保型船体防污涂料的制备方法 - Google Patents

一种环保型船体防污涂料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型船体防污涂料的制备方法，涉及涂漆材料领域，包括以下步骤：石墨氧化物配制成浓度为0.05%的溶液；石墨氧化物溶液振荡30~45min，使石墨烯氧化物剥离成片体；取纳米二氧化钛，按照石墨氧化物占二氧化钛含量的1%~5%加入石墨氧化物分散液，振荡10~15min；加入去离子水、水合肼溶液、浓氨水并混合，90~95℃恒温反应1h，得到石墨烯‑二氧化钛复合分散液；将分散液在80~85℃下烘干，并研磨成石墨烯‑二氧化钛粉体；向水性聚氨酯涂料中按质量分数1%~2%加入石墨烯‑二氧化钛粉末和辣椒素粉末，按质量分数3%~4%加入甲壳素粉末，均匀搅拌得到成品。本发明具有无毒、环保的优点。

Description

一种环保型船体防污涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及涂漆材料领域，特别是涉及一种环保型船体防污涂料的制备方法。
背景技术
船体防污涂料是一种具有特殊效用的涂漆材料，涂在船体上既能使船看上去美观，又能抵挡海洋的腐蚀，阻挡海洋生物对船体的碰撞和伤害。海洋内的生物种类数千种之多，而生长在海洋中的藤壳，牡蛎，水螅，石灰石等对船体外壳有较大的危害：一方面这些海洋生物附着在船体外壳上增大了表面的粗糙度，进而也使船体的重量增加；海洋生物的附着损害了表面的漆膜、船体表面遭到了腐蚀，对船舶造成了一系列问题：例如船航行时候速度减慢，阻力增大了，损耗加大最后减少了船的使用寿命。具报道，Bohlander试验研究发现船航行受的阻力会增加8％～18％，这都是受到海洋生物附着的影响。
研制船舶防污涂料时要兼顾到船航行时随着时间的累加，海洋生物附着使得船体阻力增大的因素。由于杀菌性能良好，含有有机锡(和有机砷、有机铅)化合物的防污剂被大力推广使用。近年来随着环境保护意识的不断提高很多研究者发现有机锡(和有机砷、有机铅)等对某些海生物具有毒性，能引起生物发生遗传变异，导致畸形，甚至通过海洋贝类、鱼雷进入人类的食物链，直接危害人的健康。因此，国际海洋组织所属的海洋环境保护委员会禁止使用含有机锡的防污涂料。随着环境保护意识的提高，一个好的船舶防污涂料的研制生产，并不仅仅是防污性能的高低好坏，能否做到绿色、环保、无毒，就需要研制出新的防污涂料，来满足多方面的需求。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种环保型船体防污涂料的制备方法，在起到杀菌防污的作用时，真正做到绿色、环保、无毒。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种环保型船体防污涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取一定份数石墨氧化物，配制成浓度为0.05％的溶液；
S2、将石墨氧化物溶液振荡30～45min，使得石墨烯氧化物剥离成石墨氧化物片体，得到均匀分散的石墨氧化物分散液；
S3、取一定份数的纳米二氧化钛，按照石墨氧化物占二氧化钛含量的1％～5％加入石墨氧化物分散液，振荡10～15min，使其均匀混合；
S4、按照配比加入去离子水、水合肼溶液、浓氨水并混合均匀，搅拌5～10min，90～95℃恒温反应1h，得到石墨烯-二氧化钛复合分散液；
S5、将分散液在80～85℃下烘干，并研磨成石墨烯-二氧化钛粉体；
S6、向水性聚氨酯涂料中按质量分数1％～2％的比例加入石墨烯-二氧化钛粉末，按质量分数1％～2％的比例加入辣椒素粉末，按质量分数3％～4％的比例加入甲壳素粉末，均匀搅拌得到成品。
技术效果：本发明在水性聚氨酯涂料中加入纳米二氧化钛粉末，纳米二氧化钛本身具有强烈的光催化氧化效应，能够迅速且完全地将有机物氧化分解，因此经纳米二氧化钛改性的水性聚氨酯涂料制备的涂层表面的叶绿素含量低于纯水性聚氨酯涂料表面的叶绿素含量。同时加入石墨烯氧化物，能够对底栖硅藻起到很好的抑菌作用。在水性聚氨酯涂料中加入石墨烯和纳米二氧化钛后能够增强光催化氧化效应，达到更好的抑菌效果，且本发明具有无毒、环保的优点。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，步骤S2和步骤S3中均采用超声波振荡方式进行振荡。
前所述的一种环保型船体防污涂料的制备方法，步骤S6中，石墨烯-二氧化钛粉末预先用120目筛网过筛。
前所述的一种环保型船体防污涂料的制备方法，步骤S6中，辣椒素粉末预先用60目筛网过筛。
前所述的一种环保型船体防污涂料的制备方法，步骤S6中，甲壳素粉末预先用80目筛网过筛。
前所述的一种环保型船体防污涂料的制备方法，步骤S6中，预先将辣椒素粉末与甲壳素粉末搅拌混合15～20min，再加入石墨烯-二氧化钛粉末搅拌混合20～30min，最后加入水性聚氨酯涂料。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中由于石墨烯的比表面积较大，同时表面能较高，所以容易产生团聚作用，而本发明先采用超声波分散石墨烯片层，使其分散在溶剂中，然后再进行复合材料的制备，防止了团聚现象的发生；
(2)本发明在水性聚氨酯涂料中加入纳米二氧化钛和石墨烯，使得改性后的水性聚氨酯涂料形成的涂层硬度相较于改性前硬度增加，同时其耐冲击性和附着性能较好；
(3)本发明中的石墨烯提高了纳米二氧化钛在光照条件下的可见光吸收率，可见光激发的高效光触媒快速分解有机物，把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳，使底栖硅藻无法在涂层表面附着生长。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种环保型船体防污涂料的制备方法，制备过程如下：
S1、称取10kg石墨氧化物，配制成浓度为0.05％的溶液；
S2、将石墨氧化物溶液超声波振荡30min，使得石墨烯氧化物剥离成石墨氧化物片体，得到均匀分散的石墨氧化物分散液；
S3、取10kg的纳米二氧化钛，按照石墨氧化物占二氧化钛含量的1％加入石墨氧化物分散液，超声波振荡10min，使其均匀混合；
S4、加入4kg去离子水、2kg水合肼溶液、2kg浓氨水并混合均匀，搅拌5min，90℃恒温反应1h，得到石墨烯-二氧化钛复合分散液；
S5、将分散液在80℃下烘干，并研磨成石墨烯-二氧化钛粉体；
S6、向100kg水性聚氨酯涂料中按质量分数1％的比例加入石墨烯-二氧化钛粉末，按质量分数1％的比例加入辣椒素粉末，按质量分数3％的比例加入甲壳素粉末，均匀搅拌得到成品；石墨烯-二氧化钛粉末预先用120目筛网过筛，辣椒素粉末预先用60目筛网过筛，甲壳素粉末预先用80目筛网过筛；预先将辣椒素粉末与甲壳素粉末搅拌混合15min，再加入石墨烯-二氧化钛粉末搅拌混合20min，最后加入水性聚氨酯涂料。
实施例2
本实施例提供的一种环保型船体防污涂料的制备方法，制备过程如下：
S1、称取10kg石墨氧化物，配制成浓度为0.05％的溶液；
S2、将石墨氧化物溶液超声波振荡35min，使得石墨烯氧化物剥离成石墨氧化物片体，得到均匀分散的石墨氧化物分散液；
S3、取10kg的纳米二氧化钛，按照石墨氧化物占二氧化钛含量的3％加入石墨氧化物分散液，超声波振荡12min，使其均匀混合；
S4、加入4kg去离子水、2kg水合肼溶液、2kg浓氨水并混合均匀，搅拌7min，92℃恒温反应1h，得到石墨烯-二氧化钛复合分散液；
S5、将分散液在82℃下烘干，并研磨成石墨烯-二氧化钛粉体；
S6、向100kg水性聚氨酯涂料中按质量分数1.5％的比例加入石墨烯-二氧化钛粉末，按质量分数1.5％的比例加入辣椒素粉末，按质量分数3.5％的比例加入甲壳素粉末，均匀搅拌得到成品；石墨烯-二氧化钛粉末预先用120目筛网过筛，辣椒素粉末预先用60目筛网过筛，甲壳素粉末预先用80目筛网过筛；预先将辣椒素粉末与甲壳素粉末搅拌混合17min，再加入石墨烯-二氧化钛粉末搅拌混合25min，最后加入水性聚氨酯涂料。
实施例3
本实施例提供的一种环保型船体防污涂料的制备方法，制备过程如下：
S1、称取10kg石墨氧化物，配制成浓度为0.05％的溶液；
S2、将石墨氧化物溶液超声波振荡45min，使得石墨烯氧化物剥离成石墨氧化物片体，得到均匀分散的石墨氧化物分散液；
S3、取10kg的纳米二氧化钛，按照石墨氧化物占二氧化钛含量的5％加入石墨氧化物分散液，超声波振荡15min，使其均匀混合；
S4、加入4kg去离子水、2kg水合肼溶液、2kg浓氨水并混合均匀，搅拌10min，95℃恒温反应1h，得到石墨烯-二氧化钛复合分散液；
S5、将分散液在85℃下烘干，并研磨成石墨烯-二氧化钛粉体；
S6、向100kg水性聚氨酯涂料中按质量分数2％的比例加入石墨烯-二氧化钛粉末，按质量分数2％的比例加入辣椒素粉末，按质量分数4％的比例加入甲壳素粉末，均匀搅拌得到成品；石墨烯-二氧化钛粉末预先用120目筛网过筛，辣椒素粉末预先用60目筛网过筛，甲壳素粉末预先用80目筛网过筛；预先将辣椒素粉末与甲壳素粉末搅拌混合20min，再加入石墨烯-二氧化钛粉末搅拌混合30min，最后加入水性聚氨酯涂料。
将底栖硅藻中的叶绿素提取出来，以实施例1～实施例3和纯水性聚氨酯涂料进行抑制底栖硅藻附着试验，通过定量测定叶绿素的浓度得到涂层表面底栖硅藻的浓度，进而定量测定涂层对于底栖硅藻的抑制作用，推测本发明制备的涂料的海洋防污能力。本试验中，叶绿素的初始浓度为0.3μg/mm2。
试验结果如下表：
由上表可知，本发明制备的船体防污涂料对底栖硅藻生长的抑制率达到95％～96％，而纯水性聚氨酯涂料对底栖硅藻的生长起不到任何抑制作用。因此，本发明具有制得的船体防污涂料具有十分优越的防污、杀菌效果，且环保、无毒，具有广阔的市场前景。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种环保型船体防污涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、称取一定份数石墨氧化物，配制成浓度为0.05%的溶液；
S2、将石墨氧化物溶液振荡30~45min，使得石墨烯氧化物剥离成石墨氧化物片体，得到均匀分散的石墨氧化物分散液；
S3、取一定份数的纳米二氧化钛，按照石墨氧化物占二氧化钛含量的1%~5%加入石墨氧化物分散液，振荡10~15min，使其均匀混合；
S4、按照配比加入去离子水、水合肼溶液、浓氨水并混合均匀，搅拌5~10min，90~95℃恒温反应1h，得到石墨烯-二氧化钛复合分散液；
S5、将分散液在80~85℃下烘干，并研磨成石墨烯-二氧化钛粉体；
S6、向水性聚氨酯涂料中按质量分数1%~2%的比例加入石墨烯-二氧化钛粉末，按质量分数1%~2%的比例加入辣椒素粉末，按质量分数3%~4%的比例加入甲壳素粉末，均匀搅拌得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种环保型船体防污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和步骤S3中均采用超声波振荡方式进行振荡。
3.根据权利要求1所述的一种环保型船体防污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中，石墨烯-二氧化钛粉末预先用120目筛网过筛。
4.根据权利要求3所述的一种环保型船体防污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中，辣椒素粉末预先用60目筛网过筛。
5.根据权利要求4所述的一种环保型船体防污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中，甲壳素粉末预先用80目筛网过筛。
6.根据权利要求5所述的一种环保型船体防污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中，预先将辣椒素粉末与甲壳素粉末搅拌混合15~20min，再加入石墨烯-二氧化钛粉末搅拌混合20~30min，最后加入水性聚氨酯涂料。
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