CN108559394A - 一种双组份有机硅防污涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种双组份有机硅防污涂料及其制备方法，由甲组分和其质量18‑25%的乙组分在使用时混合而成，甲组分由45‑70%的基料树脂、5‑25%的功能树脂、1‑30%的稀释剂、0.5‑2.5%的两亲性添加剂、3‑7%的防污剂和2.5‑4.5%的颜料组成，乙组分由7‑13%的固化剂、1‑2%的催化剂和10%的稀释剂制成。本发明不仅具有有机硅和有机氟的低表面能特性，同时兼具两亲性添加剂的两亲特性，依靠其表面两亲性更好的抑制海生物附着，结合防污剂，可达到长效防污效果，解决了污损释放型防污涂料静态等工况下易污损的问题，同时其施工简单，可采用喷涂、刷涂或滚涂等多种施工方式进行施工。

Description

一种双组份有机硅防污涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及到有机涂料领域，具体的说是一种双组份有机硅防污涂料及其制备方法。

背景技术

海洋中海生物易附着于船舶表面，会使船体重量增大、摩擦阻力变大、油耗增加，导致航速降低，进而带来极大的危害。防污涂料能够有效抑制海生物附着而保证船舶安全性，传统防污涂料使用有机锡、氧化亚铜等为防污剂，通过防污剂对海生物的毒杀作用防止海生物附着。但是，传统防污剂的释放会使毒性物质在海生物体内聚集，从而威胁生物链乃至人类的健康，不仅造成海洋环境污染，还破坏生态系统，所以传统防污剂被逐步禁用或限制使用。

污损释放防污涂料作为一种对海洋无污染的新型防污涂料，具有涂层表面接触角大、表面能低等特点，主要依靠其低表面能的物理特性来抑制海生物附着。污损释放防污涂料主要分为有机硅系列和有机氟系列，有机氟系列具有更低的表面能，而有机硅系列防污效果更好。目前对于污损释放防污涂料的研究包括有机硅改性丙烯酸、聚氨酯改性有机硅、有机硅改性环氧树脂等方面。

专利CN201210209980.7公开了一种新型海洋环保防污涂料，采用有机硅改性丙烯酸树脂、水性丙烯酸改性环氧树脂、羟基封端的聚二甲基硅氧烷等制备了一种新型海洋环保防污涂料，不含有机锡等对海洋生态环境产生严重危害有害物质，通过降低涂料的表面能，同时配合环保有机防污剂，达到高效的防污性能。

专利CN201410572284.1公开了一种聚氨酯改性有机硅聚氨酯型海洋防污涂料的制备方法，该防污涂料结合了低表面能与防腐的双重效果，具有更好的透湿和透气性，涂层具有更高的耐磨和耐湿性。

专利CN201510486462.3公开了一种有机硅涂料，采用甲基乙烯基有机硅聚合物、甲基苯基有机硅聚合物、含氢硅油含氟丙烯酸酯单体等制备了有机硅涂料，对未做表面处理的硅橡胶或氟橡胶基材具有较好附着力。

专利CN201510723546.4公开了一种低表面能长效防污涂料及其制备方法，该涂料的原料成分包括有机硅改性环氧树脂、聚硅氧烷树脂、氟碳树脂、硅改性丙烯酸树脂等，该涂料利用其低表面能的特点，可应用于高在航率的远洋运输船舶水下防污保护，有效解决船体水下部位的污损问题。

以上有机硅污损释放型防污涂料仅适用于高在航率的船舶，在低航速或静态工况下，该涂料体系也容易出现污损问题。

发明内容

为解决现有有机硅防污涂料在低航速或静态工况下容易出现污损的问题，本发明提供了一种双组份有机硅防污涂料及其制备方法，该有机硅防污涂料可以进行刷涂、喷涂和滚涂，一次成膜厚度可达100微米以上，具有良好的动静态防污性能，分别经3周期动态模拟试验和12个月浅海挂板试验，涂层表面无海生物污损附着，且涂层表面无裂纹、无脱落，可用于各类船舶及其它海洋设施。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量18-25%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由45-70%的基料树脂、5-25%的功能树脂、1-30%的稀释剂、0.5-2.5%的两亲性添加剂、3-7%的防污剂和2.5-4.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量7-13%的固化剂、甲组分质量1-2%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成。

作为本发明的一种优选实施方案，所述基料树脂为有机硅树脂和羟基硅油中的一种或两种任意比例的混合。

作为本发明的另一种优选实施方案，所述功能树脂为苯基甲基硅油和甲基硅油中的一种或两种任意比例的混合。

作为本发明的另一种优选实施方案，所述两亲性添加剂为改性聚醚和含氟添加剂中的一种或两种任意比例的混合，所述改性聚醚的制备方法为：将聚醚与KH550按1:2的比例混合均匀得到。

作为本发明的另一种优选实施方案，所述稀释剂为松节油、二甲苯和丙三醇中的一种或几种任意比例的混合。

作为本发明的另一种优选实施方案，所述防污剂为吡啶硫酮锌、吡啶三苯基硼、TCPM和多菌灵中的一种或几种任意比例的混合。

作为本发明的另一种优选实施方案，所述固化剂为正硅酸乙酯、KH550和KH560中的一种或几种任意比例的混合。

作为本发明的另一种优选实施方案，所述催化剂为二醋酸二丁基锡和二月硅酸二丁基锡中的一种或两种任意比例的混合。

上述双组份有机硅防污涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）按照上述的比例分别称取组成甲组分和乙组分的各原料，备用；

2）制备甲组分

先将步骤1）中称量好的基料树脂和功能树脂混合，而后依次向其中加入稀释剂和两亲性添加剂，并以1500转/分钟的转速高速分散30min，分散完毕后，再向其中依次加入防污剂和颜料，继续以1500转/分钟的转速高速分散30min，而后再进行磨砂高速分散1-2h，以将其细度降低至80微米以下，即完成甲组分的制备；

其中，在高速分散时采用冷却水进行冷却，以使混合物的温度不超过50℃；

3）制备乙组分

将步骤1）中称量好的乙组分的固化剂、催化剂和稀释剂混合后，以1500转/分钟的转速高速分散30min，即制得乙组分。

有益效果：本发明采用有机硅树脂、羟基硅油作为弹性基料树脂，以苯基甲基硅油、甲基硅油为功能树脂，添加两亲性添加剂，并优选防污剂，固化剂为正硅酸乙酯、硅烷偶联剂等，分别组成甲组分和乙组分，并在使用时进行混合，混合后的成品防污涂料不仅具有有机硅和有机氟的低表面能特性，同时兼具两亲性添加剂的两亲特性，依靠其表面两亲性更好的抑制海生物附着，结合防污剂，可达到长效防污效果，解决了污损释放型防污涂料静态等工况下易污损的问题，同时其施工简单，可采用喷涂、刷涂或滚涂等多种施工方式进行施工，其成膜厚度可达100微米以上，静态挂板防污性能可达12个月以上表面无污损。

具体实施方式

下面将结合以下实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量19%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由60%的基料树脂、20%的功能树脂、10%的稀释剂、0.5%的两亲性添加剂、5%的防污剂和4.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量7%的固化剂、甲组分质量2%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为30%的有机硅树脂和30%的羟基硅油混合而成，功能树脂为10%的苯基甲基硅油和10%的甲基硅油混合而成，稀释剂为10%的松节油，防污剂为4.0%的吡啶硫酮锌和1.0%的吡啶三苯基硼混合而成，两亲性添加剂为0.5%的经KH550改性的聚醚，颜料为4.5%的铁红；

乙组分中：固化剂为甲组分质量2.0%的正硅酸乙酯、甲组分质量1.0%的KH550和甲组分质量4.0%的KH560混合而成，催化剂为甲组分质量2.0%的二月硅酸二丁基锡，稀释剂为甲组分质量10.0%的松节油。

实施例2

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量21%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由55%的基料树脂、25%的功能树脂、10%的稀释剂、0.5%的两亲性添加剂、5%的防污剂和4.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量9%的固化剂、甲组分质量2%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为20%的有机硅树脂和35%的羟基硅油混合而成，功能树脂为20%的苯基甲基硅油和5%的甲基硅油混合而成，稀释剂为10%的松节油，防污剂为3.0%的吡啶硫酮锌和2.0%的吡啶三苯基硼混合而成，两亲性添加剂为0.5%的含氟添加剂，颜料为4.5%永固红；

乙组分中：固化剂为甲组分质量4.0%的正硅酸乙酯、甲组分质量2.0%的KH550和甲组分质量3.0%的KH560混合而成，催化剂为甲组分质量1.0%的二醋酸二丁基锡和甲组分质量1.0%的二月硅酸二丁基锡混合而成，稀释剂为甲组分质量10.0%的松节油。

实施例3

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量23%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由55%的基料树脂、25%的功能树脂、10%的稀释剂、0.5%的两亲性添加剂、5%的防污剂和4.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量11%的固化剂、甲组分质量2%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为15%的有机硅树脂和40%的羟基硅油混合而成，功能树脂为15%的苯基甲基硅油和10%的甲基硅油混合而成，稀释剂为10%的松节油，防污剂为4.0%的吡啶硫酮锌和1.0%的吡啶三苯基硼混合而成，两亲性添加剂为0.5%的经KH550改性的聚醚，颜料为4.5%的铁红；

乙组分中：固化剂为甲组分质量6.0%的正硅酸乙酯、甲组分质量3.0%的KH550和甲组分质量2.0%的KH560混合而成，催化剂为甲组分质量2.0%的二月硅酸二丁基锡，稀释剂为甲组分质量10.0%的松节油。

实施例4

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量25%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由60%的基料树脂、20%的功能树脂、10%的稀释剂、0.5%的两亲性添加剂、5%的防污剂和4.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量13%的固化剂、甲组分质量2%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为20%的有机硅树脂和40%的羟基硅油混合而成，功能树脂为15%的苯基甲基硅油和5%的甲基硅油混合而成，稀释剂为10%的松节油，防污剂为3.0%的吡啶硫酮锌和2.0%的吡啶三苯基硼混合而成，两亲性添加剂为0.5%的含氟添加剂，颜料为4.5%的永固红；

乙组分中：固化剂为甲组分质量8.0%的正硅酸乙酯、甲组分质量4.0%的KH550和甲组分质量1.0%的KH560混合而成，催化剂为甲组分质量1%的二醋酸二丁基锡和甲组分质量1.0%的二月硅酸二丁基锡混合而成，稀释剂为甲组分质量10.0%的松节油。

实施例5

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量18%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由70%的基料树脂、10%的功能树脂、10%的稀释剂、2.5%的两亲性添加剂、3%的防污剂和4.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量7%的固化剂、甲组分质量1%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为45%的有机硅树脂和25%的羟基硅油混合而成，功能树脂为10%的苯基甲基硅油，稀释剂为10%的二甲苯，防污剂为3.0%的TCPM，两亲性添加剂为2.5%的经KH550改性的聚醚，颜料为4.5%的铁红；

乙组分中：固化剂为甲组分质量3.0%的正硅酸乙酯和甲组分质量4.0%的KH560混合而成，催化剂为甲组分质量1.0%的二月硅酸二丁基锡，稀释剂为甲组分质量10%的二甲苯。

实施例6

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量20%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由65%的基料树脂、5%的功能树脂、20%的稀释剂、2.5%的两亲性添加剂、3%的防污剂和4.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量8.5%的固化剂、甲组分质量1.5%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为30%的有机硅树脂和35%的羟基硅油混合而成，功能树脂为5%的苯基甲基硅油，稀释剂为20%的二甲苯，防污剂为3.0%的TCPM，两亲性添加剂为2.5%的含氟添加剂混合而成，颜料为4.5%的永固红；

乙组分中：固化剂为甲组分质量5.0%的正硅酸乙酯和甲组分质量3.5%的KH560混合而成，催化剂为甲组分质量1.5%的二月硅酸二丁基锡，稀释剂为甲组分质量10.0%的二甲苯。

实施例7

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量22%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由50%的基料树脂、10%的功能树脂、30%的稀释剂、2.5%的两亲性添加剂、3%的防污剂和4.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量11%的固化剂、甲组分质量1%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为25%的有机硅树脂和25%的羟基硅油混合而成，功能树脂为10%的苯基甲基硅油，稀释剂为30%的二甲苯，防污剂为3.0%的TCPM，两亲性添加剂为1.5%的经KH550改性的聚醚和1%的含氟添加剂混合而成，颜料为4.5%的铁红；

乙组分中：固化剂为甲组分质量7.0%的正硅酸乙酯和甲组分质量4.0%的KH560混合而成，催化剂为甲组分质量1.0%的二月硅酸二丁基锡，稀释剂为甲组分质量10.0%的二甲苯。

实施例8

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量24%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由55%的基料树脂、5%的功能树脂、30%的稀释剂、2.5%的两亲性添加剂、3%的防污剂和4.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量13%的固化剂、甲组分质量1%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为55%的羟基硅油，功能树脂为5%的苯基甲基硅油，稀释剂为10%的松节油、10%的二甲苯和10%的丙三醇混合而成，防污剂为3.0%的TCPM，两亲性添加剂为1.0%的经KH550改性的聚醚和1.5%的含氟添加剂混合而成，颜料为0.5%的铁红和4%的永固红混合而成；

乙组分中：固化剂为甲组分质量9.0%的正硅酸乙酯和甲组分质量4.0%的KH560混合而成，催化剂为甲组分质量1.0%的二月硅酸二丁基锡，稀释剂为甲组分质量10.0%的二甲苯。

实施例9

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量18%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由60%的基料树脂、20%的功能树脂、10%的稀释剂、0.5%的两亲性添加剂、7%的防污剂和2.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量7%的固化剂、甲组分质量1%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为30%的有机硅树脂和30%的羟基硅油混合而成，功能树脂为10%的苯基甲基硅油和10%的甲基硅油混合而成，稀释剂为10%的丙三醇，防污剂为7.0%的多菌灵，两亲性添加剂为0.25%的经KH550改性的聚醚和0.25%的含氟添加剂混合而成，颜料为2.5%的铁红；

乙组分中：固化剂为甲组分质量3.0%的正硅酸乙酯和甲组分质量4.0%的KH550混合而成，催化剂为甲组分质量1%的二醋酸二丁基锡，稀释剂为甲组分质量10%的丙三醇。

实施例10

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量20%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由55%的基料树脂、15%的功能树脂、20%的稀释剂、0.5%的两亲性添加剂、7%的防污剂和2.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量9%的固化剂、甲组分质量1%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为20%的有机硅树脂和35%的羟基硅油混合而成，功能树脂为10%的苯基甲基硅油和5%的甲基硅油混合而成，稀释剂为20%的丙三醇，防污剂为7.0%的多菌灵，两亲性添加剂为0.1%的经KH550改性的聚醚和0.4%的含氟添加剂混合而成，颜料为0.5%的铁红和2%的永固红混合而成；

乙组分中：固化剂为甲组分质量5.0%的正硅酸乙酯和甲组分质量4.0%的KH550混合而成，催化剂为甲组分质量1%的二醋酸二丁基锡，稀释剂为甲组分质量10%的丙三醇。

实施例11

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量22%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由45%的基料树脂、15%的功能树脂、30%的稀释剂、0.5%的两亲性添加剂、7%的防污剂和2.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量11%的固化剂、甲组分质量1%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为15%的有机硅树脂和30%的羟基硅油混合而成，功能树脂为5%的苯基甲基硅油和10%的甲基硅油混合而成，稀释剂为30%的丙三醇，防污剂为7.0%的多菌灵，两亲性添加剂为0.1%的经KH550改性的聚醚和0.4%的含氟添加剂混合而成，颜料为1.5%的铁红和1%的永固红混合而成；

乙组分中：固化剂为甲组分质量7.0%的正硅酸乙酯、甲组分质量2.0%的KH550和甲组分质量2.0%的KH560混合而成，催化剂为甲组分质量1%的二醋酸二丁基锡，稀释剂为甲组分质量10%的丙三醇。

实施例12

一种双组份有机硅防污涂料，由甲组分和其质量24%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由45%的基料树脂、15%的功能树脂、30%的稀释剂、0.5%的两亲性添加剂、7%的防污剂和2.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量13%的固化剂、甲组分质量1%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成；

其中，甲组分中：基料树脂为45%的羟基硅油混合而成，功能树脂为10%的苯基甲基硅油和5%的甲基硅油混合而成，稀释剂为30%的丙三醇，防污剂为7.0%的多菌灵，两亲性添加剂为0.5%的含氟添加剂，颜料为1%的铁红和1.5%的永固红混合而成；

乙组分中：固化剂为甲组分质量9.0%的正硅酸乙酯和甲组分质量4.0%的KH550混合而成，催化剂为甲组分质量1%的二醋酸二丁基锡，稀释剂为甲组分质量10%的丙三醇。

以上各实施例的制备方法，包括以下步骤：

1）按照各实施例的比例分别称取组成甲组分和乙组分的各原料，备用；

2）制备甲组分

先将步骤1）中称量好的基料树脂和功能树脂混合，而后依次向其中加入稀释剂和两亲性添加剂，并以1500转/分钟的转速高速分散30min，分散完毕后，再向其中依次加入防污剂和颜料，继续以1500转/分钟的转速高速分散30min，而后再进行磨砂高速分散1-2h，以将其细度降低至80微米以下，即完成甲组分的制备；

其中，在高速分散时采用冷却水进行冷却，以使混合物的温度不超过50℃；

3）制备乙组分

将步骤1）中称量好的乙组分的固化剂、催化剂和稀释剂混合后，以1500转/分钟的转速高速分散30min，即制得乙组分。

将以上12个实施例的产品分别进行浅海挂板试验12个月（浅海浸泡12个月），涂层表面光滑，在样板表面无明显海生物附着，显示出良好的静态防污性能；

将12个实施例的产品分别进行动态模拟实验3周期，表面无海生物附着，中部考核区域涂层表面无裂纹，无脱落；

检测上述12个实施例的产品的静态测试接触角为115°左右，具备较低的表面能，一次成膜厚度大于100微米。

Claims (9)

1.一种双组份有机硅防污涂料，其特征在于：由甲组分和其质量18-25%的乙组分在使用时混合而成，其中，按照质量百分数，所述甲组分由45-70%的基料树脂、5-25%的功能树脂、1-30%的稀释剂、0.5-2.5%的两亲性添加剂、3-7%的防污剂和2.5-4.5%的颜料组成，所述乙组分由甲组分质量7-13%的固化剂、甲组分质量1-2%的催化剂和甲组分质量10%的稀释剂制成。

2.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅防污涂料，其特征在于：所述基料树脂为有机硅树脂和羟基硅油中的一种或两种任意比例的混合。

3.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅防污涂料，其特征在于：所述功能树脂为苯基甲基硅油和甲基硅油中的一种或两种任意比例的混合。

4.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅防污涂料，其特征在于：所述两亲性添加剂为改性聚醚和含氟添加剂中的一种或两种任意比例的混合，所述改性聚醚的制备方法为：将聚醚与KH550按1:2的比例混合均匀得到。

5.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅防污涂料，其特征在于：所述稀释剂为松节油、二甲苯和丙三醇中的一种或几种任意比例的混合。

6.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅防污涂料，其特征在于：所述防污剂为吡啶硫酮锌、吡啶三苯基硼、TCPM和多菌灵中的一种或几种任意比例的混合。

7.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅防污涂料，其特征在于：所述固化剂为正硅酸乙酯、KH550和KH560中的一种或几种任意比例的混合。

8.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅防污涂料，其特征在于：所述催化剂为二醋酸二丁基锡和二月硅酸二丁基锡中的一种或两种任意比例的混合。

9.根据权利要求1所述的一种双组份有机硅防污涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）按照权利要求1所述的比例分别称取组成甲组分和乙组分的各原料，备用；

2）制备甲组分

先将步骤1）中称量好的基料树脂和功能树脂混合，而后依次向其中加入稀释剂和两亲性添加剂，并以1500转/分钟的转速高速分散30min，分散完毕后，再向其中依次加入防污剂和颜料，继续以1500转/分钟的转速高速分散30min，而后再进行磨砂高速分散1-2h，以将其细度降低至80微米以下，即完成甲组分的制备；

其中，在高速分散时采用冷却水进行冷却，以使混合物的温度不超过50℃；

3）制备乙组分

将步骤1）中称量好的乙组分的固化剂、催化剂和稀释剂混合后，以1500转/分钟的转速高速分散30min，即制得乙组分。