CN108997868A - 一种水性自抛光渔用防污涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性自抛光渔用防污涂料及其制备方法，利用大蒜、马铃薯、石棉粉、云母粉一起处理，得到辣素改性的无机粉末，然后与合成的丙烯酸锌、丙烯酸进行聚合，得到防污涂料，形成涂层后，涂层表面聚合物分子主链上的聚丙烯酸锌发生水解，释放出丙烯酸锌，同时，水解后的聚合物分子主链上还含有具有防污活性的辣素官能团，使水解后的聚合物分子保持了抑制海洋生物附着的性能，因此该涂料能有效的防止海洋生物在网具、舰船及海岸设施等表面上附着，防污性能好。

Description

一种水性自抛光渔用防污涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性自抛光渔用防污涂料及其制备方法。
背景技术
随着人类对海产品需求量的与日俱增， 以及对海洋生物的过度捕捞，再加上人为的海洋污染， 促进了全球网箱养殖业的蓬勃发展。由于海洋生物易在网箱、网具的网衣表面附着， 造成堵塞网孔、影响网箱内外海水的对流，减少了溶解氧的含量和食物的供应，导致养殖的海产品发育不良甚至死亡， 严重影响了海产品养殖的产量和质量。以往采用人工或机械敲打去除海生物的工作量大、重复次数多、易损坏网箱，也影响海产品的养殖周期， 因此急需一种网箱用防污涂料。含有机锡网箱防污涂料受环保法规的限制已经全面禁用，养殖业主仍然处于一种“三天养鱼， 两天晒网”的两难境地，严重影响了养殖业的发展。为此，水产养殖业对长效环保型网箱防污涂料的需求非常迫切。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种防污能力强、并且防污有效期长的水性自抛光渔用防污涂料，及其制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种水性自抛光渔用防污涂料，由以下重量份的原料制成：
丙烯酸90-120，氧化锌5-10，偶联剂1-3，丙二酸混合液5-10，大蒜10-20，马铃薯2-5，石棉粉3-6，云母粉5-10，蒜酶1-2，过氧化二苯甲酰乙醇溶液3-7，润湿分散剂5-10，防沉增稠剂3-5，消泡剂10-15；
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，湿润分散剂为BYK－181分散剂，防沉增稠剂为BYK－410防沉增稠剂，防泡剂为BYK－018防泡剂；所述过氧化二苯甲酰乙醇溶液浓度为5-10%。
进一步的，由以下步骤制成：
（1）将大蒜剥皮、马铃薯洗净，切成边长为1-2cm的立方块，加入体积为其3-5倍的蒸馏水，1-3℃下碾磨5-10min后，加入石棉粉、云母粉、蒜酶，继续在1-3℃下研磨10-30min，压榨得到滤液和滤质；向所得滤液中加入乙醚，常温下进行萃取2-3次，将萃取液蒸发至原来体积的30-50%，得到提取液，备用；将所得滤质在60-80℃真空干燥箱中真空烘干，研磨粉碎至200-400目，得到改性无机填料，备用；
（2）将10-20份丙烯酸、氧化锌、10-20倍的蒸馏水混合搅拌均匀后，加入偶联剂，升温至60-75℃，缓慢滴加丙二酸混合液，滴加过程持续5-6h，滴加完毕后，继续60-75℃下保温至混合物澄清透明为止，以5-8℃/min的速率降至室温，得到改性丙烯酸锌单体；
（3）将步骤（1）所得改性无机填料加入到步骤（2）所得改性丙烯酸锌单体中， 30-40℃下搅拌10-30min后，升温至50-60℃，加入80-100份丙烯酸，继续搅拌10-30min，然后升温至85-95℃，通入氮气，在氮气氛围中滴加过氧化二苯甲酰乙醇溶液，反应1-3h后，降温至40-50℃，加入氨水饱和液，搅拌均匀；
（4）向步骤（3）所得物中加入润湿分散剂、防沉增稠剂、1/2-1/3的消泡剂，500-1000rpm搅拌5-10min后静置10-20h，再加入剩余的消泡剂，蒸馏水，调节固含量至40-50%，600-800rpm下搅拌10-20min即可。
进一步的，步骤（1）所述石棉粉和云母粉经过预处理，具体处理步骤为：将石棉粉和云母粉球磨10-30min后过200-400目筛，然后置于150-200℃的真空环境中，处理10-20min，5-10℃/min的速率降至室温即可。
进一步的，步骤（2）所述丙二酸混合液制备方法为，将步骤（1）所述提取液加入到体积为其3-5倍的丙二酸溶液中，常温下搅拌3-5min。
本发明的有益效果：本发明利用大蒜、马铃薯、石棉粉、云母粉一起处理，得到辣素改性的无机粉末，然后与合成的丙烯酸锌、丙烯酸进行聚合，得到防污涂料，形成涂层后，涂层表面聚合物分子主链上的聚丙烯酸锌发生水解，释放出丙烯酸锌，同时，水解后的聚合物分子主链上还含有具有防污活性的辣素官能团，使水解后的聚合物分子保持了抑制海洋生物附着的性能，因此该涂料能有效的防止海洋生物在网具、舰船及海岸设施等表面上附着，防污性能好，对环境无污染，绿色环保；利用石棉粉和云母粉对大蒜、马铃薯进行处理，一方面加速了辣素的提取，另一方面将部分辣素吸附到无机粉末表面，配合提取剩余的滤渣，一起构成涂料的无机填料，不仅增强了涂料的防污性能，同时提高了涂料的附着力，并能防止涂料中的其他原料沉淀结块，使涂料产品贮存稳定，还能增强涂料成膜的强度；将石棉粉和云母粉进行高温处理，充分激活其表面活性物质，加强了对辣素提取的促进作用。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。
实施例1
一种水性自抛光渔用防污涂料，由以下重量份的原料制成：
丙烯酸90，氧化锌5，偶联剂1，丙二酸混合液5，大蒜10，马铃薯2，石棉粉3，云母粉5，蒜酶1，过氧化二苯甲酰乙醇溶液3，润湿分散剂5，防沉增稠剂3，消泡剂10；
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，湿润分散剂为BYK－181分散剂，防沉增稠剂为BYK－410防沉增稠剂，防泡剂为BYK－018防泡剂；所述过氧化二苯甲酰乙醇溶液浓度为5%。
进一步的，由以下步骤制成：
（1）将大蒜剥皮、马铃薯洗净，切成边长为1cm的立方块，加入体积为其3倍的蒸馏水，1℃下碾磨5min后，加入石棉粉、云母粉、蒜酶，继续在1℃下研磨10min，压榨得到滤液和滤质；向所得滤液中加入乙醚，常温下进行萃取2次，将萃取液蒸发至原来体积的30%，得到提取液，备用；将所得滤质在60℃真空干燥箱中真空烘干，研磨粉碎至200目，得到改性无机填料，备用；
（2）将10份丙烯酸、氧化锌、10倍的蒸馏水混合搅拌均匀后，加入偶联剂，升温至60℃，缓慢滴加丙二酸混合液，滴加过程持续5h，滴加完毕后，继续60℃下保温至混合物澄清透明为止，以5℃/min的速率降至室温，得到改性丙烯酸锌单体；
（3）将步骤（1）所得改性无机填料加入到步骤（2）所得改性丙烯酸锌单体中， 30℃下搅拌10min后，升温至50℃，加入80份丙烯酸，继续搅拌10min，然后升温至85℃，通入氮气，在氮气氛围中滴加过氧化二苯甲酰乙醇溶液，反应1h后，降温至40℃，加入氨水饱和液，搅拌均匀；
（4）向步骤（3）所得物中加入润湿分散剂、防沉增稠剂、1/2的消泡剂，500 rpm搅拌5min后静置10h，再加入剩余的消泡剂，蒸馏水，调节固含量至40%，600rpm下搅拌10min即可。
进一步的，步骤（1）所述石棉粉和云母粉经过预处理，具体处理步骤为：将石棉粉和云母粉球磨10min后过200目筛，然后置于150℃的真空环境中，处理10min，5℃/min的速率降至室温即可。
进一步的，步骤（2）所述丙二酸混合液制备方法为，将步骤（1）所述提取液加入到体积为其3倍的丙二酸溶液中，常温下搅拌3min。
实施例2
一种水性自抛光渔用防污涂料，由以下重量份的原料制成：
丙烯酸100，氧化锌7，偶联剂2，丙二酸混合液8，大蒜15，马铃薯3，石棉粉4，云母粉8，蒜酶2，过氧化二苯甲酰乙醇溶液5，润湿分散剂7，防沉增稠剂4，消泡剂12；
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，湿润分散剂为BYK－181分散剂，防沉增稠剂为BYK－410防沉增稠剂，防泡剂为BYK－018防泡剂；所述过氧化二苯甲酰乙醇溶液浓度为8%。
进一步的，由以下步骤制成：
（1）将大蒜剥皮、马铃薯洗净，切成边长为2cm的立方块，加入体积为其4倍的蒸馏水，2℃下碾磨8min后，加入石棉粉、云母粉、蒜酶，继续在2℃下研磨20min，压榨得到滤液和滤质；向所得滤液中加入乙醚，常温下进行萃取3次，将萃取液蒸发至原来体积的40%，得到提取液，备用；将所得滤质在70℃真空干燥箱中真空烘干，研磨粉碎至300目，得到改性无机填料，备用；
（2）将15份丙烯酸、氧化锌、15倍的蒸馏水混合搅拌均匀后，加入偶联剂，升温至70℃，缓慢滴加丙二酸混合液，滴加过程持续6h，滴加完毕后，继续70℃下保温至混合物澄清透明为止，以6℃/min的速率降至室温，得到改性丙烯酸锌单体；
（3）将步骤（1）所得改性无机填料加入到步骤（2）所得改性丙烯酸锌单体中， 35℃下搅拌20min后，升温至55℃，加入90份丙烯酸，继续搅拌20min，然后升温至90℃，通入氮气，在氮气氛围中滴加过氧化二苯甲酰乙醇溶液，反应2h后，降温至45℃，加入氨水饱和液，搅拌均匀；
（4）向步骤（3）所得物中加入润湿分散剂、防沉增稠剂、1/3的消泡剂，800 rpm搅拌7min后静置15h，再加入剩余的消泡剂，蒸馏水，调节固含量至45%，700rpm下搅拌15min即可。
进一步的，步骤（1）所述石棉粉和云母粉经过预处理，具体处理步骤为：将石棉粉和云母粉球磨20min后过300目筛，然后置于180℃的真空环境中，处理15min，8℃/min的速率降至室温即可。
进一步的，步骤（2）所述丙二酸混合液制备方法为，将步骤（1）所述提取液加入到体积为其4倍的丙二酸溶液中，常温下搅拌4min。
实施例3
一种水性自抛光渔用防污涂料，由以下重量份的原料制成：
丙烯酸120，氧化锌10，偶联剂3，丙二酸混合液10，大蒜20，马铃薯5，石棉粉6，云母粉10，蒜酶2，过氧化二苯甲酰乙醇溶液7，润湿分散剂10，防沉增稠剂5，消泡剂15；
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，湿润分散剂为BYK－181分散剂，防沉增稠剂为BYK－410防沉增稠剂，防泡剂为BYK－018防泡剂；所述过氧化二苯甲酰乙醇溶液浓度为10%。
进一步的，由以下步骤制成：
（1）将大蒜剥皮、马铃薯洗净，切成边长为1cm的立方块，加入体积为其5倍的蒸馏水，3℃下碾磨10min后，加入石棉粉、云母粉、蒜酶，继续在3℃下研磨30min，压榨得到滤液和滤质；向所得滤液中加入乙醚，常温下进行萃取3次，将萃取液蒸发至原来体积的50%，得到提取液，备用；将所得滤质在80℃真空干燥箱中真空烘干，研磨粉碎至400目，得到改性无机填料，备用；
（2）将20份丙烯酸、氧化锌、20倍的蒸馏水混合搅拌均匀后，加入偶联剂，升温至75℃，缓慢滴加丙二酸混合液，滴加过程持续6h，滴加完毕后，继续75℃下保温至混合物澄清透明为止，以8℃/min的速率降至室温，得到改性丙烯酸锌单体；
（3）将步骤（1）所得改性无机填料加入到步骤（2）所得改性丙烯酸锌单体中， 40℃下搅拌30min后，升温至60℃，加入100份丙烯酸，继续搅拌30min，然后升温至95℃，通入氮气，在氮气氛围中滴加过氧化二苯甲酰乙醇溶液，反应3h后，降温至50℃，加入氨水饱和液，搅拌均匀；
（4）向步骤（3）所得物中加入润湿分散剂、防沉增稠剂、1/2的消泡剂，1000 rpm搅拌10min后静置20h，再加入剩余的消泡剂，蒸馏水，调节固含量至50%，800rpm下搅拌20min即可。
进一步的，步骤（1）所述石棉粉和云母粉经过预处理，具体处理步骤为：将石棉粉和云母粉球磨30min后过400目筛，然后置于200℃的真空环境中，处理20min，10℃/min的速率降至室温即可。
进一步的，步骤（2）所述丙二酸混合液制备方法为，将步骤（1）所述提取液加入到体积为其5倍的丙二酸溶液中，常温下搅拌5min。
对比实施例1
本对比实施例相比于实施例1，省略了石棉粉和云母粉的预处理操作，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例相比于实施例1，省略了石棉粉和云母粉的添加，除此之外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例相比于实施例1，将丙二酸混合液替换成丙二酸，除此之外的方法步骤均相同。
附着力测试：将涂有各实施例和对比实施例所的涂料，并完全干燥的渔网来回对折 20 次， 肉眼观察渔网: 网线上涂层无脱落，无裂纹，则认为附着力为 1 级，涂膜轻微裂纹，无脱落，则认为附着力为 2 级，涂层少量脱落，则认为附着力为 3 级，涂层裂纹、脱落明显，则认为附着力为 4 级；
防污期效测试：将涂有各实施例和对比实施例所的涂料，并完全干燥的渔网进行实海挂网，海生物附着面积小于 10% ，认为防污涂料有效果；
其测试结果如表1所示：
表1
附着力 防污期效
实施例1 1级 12个月
实施例2 1级 11个月
实施例3 1级 12个月
对比实施例1 3级 6个月
对比实施例2 3级 7个月
对比实施例3 2级 5个月
由表1可知，本发明提供的水性自抛光渔用防污涂料，防污有效期较长，附着能力强，防污效果良好，提高了水产养殖业的效率。

Claims (4)

1.一种水性自抛光渔用防污涂料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
丙烯酸90-120，氧化锌5-10，偶联剂1-3，丙二酸混合液5-10，大蒜10-20，马铃薯2-5，石棉粉3-6，云母粉5-10，蒜酶1-2，过氧化二苯甲酰乙醇溶液3-7，润湿分散剂5-10，防沉增稠剂3-5，消泡剂10-15；
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，湿润分散剂为BYK－181分散剂，防沉增稠剂为BYK－410防沉增稠剂，防泡剂为BYK－018防泡剂；所述过氧化二苯甲酰乙醇溶液浓度为5-10%。
2.根据权利要求1所述的一种水性自抛光渔用防污涂料，其特征在于，由以下步骤制成：
（1）将大蒜剥皮、马铃薯洗净，切成边长为1-2cm的立方块，加入体积为其3-5倍的蒸馏水，1-3℃下碾磨5-10min后，加入石棉粉、云母粉、蒜酶，继续在1-3℃下研磨10-30min，压榨得到滤液和滤质；向所得滤液中加入乙醚，常温下进行萃取2-3次，将萃取液蒸发至原来体积的30-50%，得到提取液，备用；将所得滤质在60-80℃真空干燥箱中真空烘干，研磨粉碎至200-400目，得到改性无机填料，备用；
（2）将10-20份丙烯酸、氧化锌、10-20倍的蒸馏水混合搅拌均匀后，加入偶联剂，升温至60-75℃，缓慢滴加丙二酸混合液，滴加过程持续5-6h，滴加完毕后，继续60-75℃下保温至混合物澄清透明为止，以5-8℃/min的速率降至室温，得到改性丙烯酸锌单体；
（3）将步骤（1）所得改性无机填料加入到步骤（2）所得改性丙烯酸锌单体中， 30-40℃下搅拌10-30min后，升温至50-60℃，加入80-100份丙烯酸，继续搅拌10-30min，然后升温至85-95℃，通入氮气，在氮气氛围中滴加过氧化二苯甲酰乙醇溶液，反应1-3h后，降温至40-50℃，加入氨水饱和液，搅拌均匀；
（4）向步骤（3）所得物中加入润湿分散剂、防沉增稠剂、1/2-1/3的消泡剂，500-1000rpm搅拌5-10min后静置10-20h，再加入剩余的消泡剂，蒸馏水，调节固含量至40-50%，600-800rpm下搅拌10-20min即可。
3.根据权利要求2所述的一种水性自抛光渔用防污涂料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述石棉粉和云母粉经过预处理，具体处理步骤为：将石棉粉和云母粉球磨10-30min后过200-400目筛，然后置于150-200℃的真空环境中，处理10-20min，5-10℃/min的速率降至室温即可。
4.根据权利要求2所述的一种水性自抛光渔用防污涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述丙二酸混合液制备方法为，将步骤（1）所述提取液加入到体积为其3-5倍的丙二酸溶液中，常温下搅拌3-5min。
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