CN109082195A - 一种单组份底面合一船舶防腐防污涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种单组份底面合一船舶防腐防污涂料，该涂料由下列原料制得，下列各组分按重量份配比：改性环氧树脂50～60份，硅合树脂20～25份，聚酯树脂15～20份，酚类固化剂16～20份，聚丙烯酸酯类流平剂10～15份，润湿剂3～5份，钛白粉10～15份，2‑甲基咪唑0.5～1.5份，安息香0.5～1.5份，石墨烯3～5份，异噻唑啉酮类4～8份，氧化亚铜20～25份，杀菌剂4～8份，n‑氧化锌2～4份，n‑铁氧体20～25份，硅灰石粉15～20份。该涂料具有强附着力、强耐盐水和盐雾腐蚀和防污性能，耐候性、耐高低温性好，是船舶铠甲型的防腐防污涂料。

Description

一种单组份底面合一船舶防腐防污涂料及制备方法

技术领域

本发明属于船舶用涂料技术领域，尤其涉及一种单组份底面合一船舶防腐防污涂料。

背景技术

随着我国力的飞速发展，强国梦的不断实现，建立强大的海军和远洋货运船队及海洋项目的不断开发，对防腐防污的要求也会越来越高，开发高性能高质量的海洋上防腐防污材料迫在眉睫。船舶长期在海上航行，大量的藻类及有害物质的附着生长，直接影响船舶的航速和对船舶表面的腐蚀，严重影响使用效果。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种单组份底面合一船舶防腐防污涂料，该涂料具有强附着力、强耐盐水和盐雾腐蚀和防污性能，耐候性、耐高低温性好，是船舶铠甲型的防腐防污涂料。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：单组份底面合一船舶防腐防污涂料，该涂料由下列原料制得，并且原料分为A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为100：130～180，A组分原料各组分按重量份配比如下：改性环氧树脂50～ 60份，硅合树脂20～25份，聚酯树脂15～20份，酚类固化剂16～20份，聚丙烯酸酯类流平剂10～15份，润湿剂3～5份，钛白粉10～15份，2-甲基咪唑0.5～1.5份，安息香0.5～1.5份，石墨烯3～5份，异噻唑啉酮类4～8份，氧化亚铜20～25份，杀菌剂4～8份，氧化锌2～4份，铁氧体20～25份，硅灰石粉15～20份；B组分原料各组分按重量份配比如下：交联剂0.3～1.0份，表面处理剂D甲基硅油1.0～4.0 份，增塑剂2.0～4.0份，辣椒素5～8份，组合溶剂130～160份。

上述方案中的异噻唑啉酮类DCOIT 4,5二氯-n-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮或其衍生物，杀菌剂为百菌清或敌草隆，交联剂为乙二胺或己二胺；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯；组合溶剂为酮类物、醋酸酯类物和醇类物的混合溶剂并且酮类物、醋酸酯类物和醇类物的质量比为50:30:20。

上述方案中聚酯树脂的型号为5604，购自广州产协高分子有限公司。改性环氧树脂的型号为904H，购自广州宏昌公司生产。硅合树脂的型号为680，购自中山市长德新材料技术有限公司。聚酯树脂、改性环氧树脂及硅合树脂为成膜物质，三种树脂配合使用使涂层的附着力和柔韧性大幅提高，明显优于任何一种单独使用的附着力和柔韧性，其中硅合树脂使本申请能够耐300度高温，并且表面硬度高、与硅灰石粉配合使用使本申请的附着力、柔韧性更强。石墨烯为网层状结构，硬度是钢铁的20倍，加入它可使涂层表面硬度大幅度提高，特别是与硅合树脂配合使用表面硬度大幅提高，与硅灰石粉配合使用提高涂层的附着力、耐热性能和防静电性能。异噻唑啉酮类、氧化亚铜及杀菌剂是复配的杀菌剂，异噻唑啉酮广谱杀菌，对藻类、贝类、霉菌、细菌、酵母菌、硫酸盐还原菌等有效，再与氧化亚铜复配，杀菌有加强作用，氧化亚铜是一种低毒抗菌剂，他通过不断释放铜离子来杀死有害物质，杀菌剂为百菌清或敌草隆，是专杀灭藻类菌种的，三组分复配后对藻类有特效的杀菌作用并且低毒。纳米级铁氧体与硅灰石粉配合使用能够增加涂层的附着力和防静电性能，使涂料具有超强的耐盐水和盐雾腐蚀，耐盐水和盐雾时间达几千个小时以上；纳米级氧化锌配合杀菌剂起到更好的杀菌作用，也增加防静电性能；硅灰石粉能够提高涂层附着力，并与纳米级铁氧体配合使用使涂层的附着力大幅提高，使涂料具有超强的耐盐水和盐雾腐蚀，耐盐水和盐雾时间达几千个小时以上。表面处理剂消除成膜时形成的气泡，主要是用作调整涂层成膜后的平整度，无缩孔现象。交联剂促进液体涂料常温固化促进固化成膜。增塑剂是涂膜软化有柔韧性，防止涂层裂纹。辣椒素是通过本身天然的刺激作用，使得细菌难以接近，起到驱离的藻粝的作用。

单组份底面合一船舶防腐防污涂料的制备方法包括下列步骤：(1)、按照配比将A组分固体原料加入到混合机混合均匀，固体原料成粉状物，再通过双螺杆挤出机熔融反应挤出，熔融反应温度120-130度，反应时间为4-6分钟，反应后挤出、压片、风冷、压碎、磨粉、分筛制得需要的粉体材料；(2)、再按比例把粉体材料投入到溶解罐中，按比例加入组合溶剂，搅拌10～20min，通过组合溶剂把粉体材料溶解成一定粘度的液体，再高速分散搅拌5～10min后再按照配比加入表面处理剂D甲基硅油、交联剂、增塑剂及辣椒素搅拌10min，经高速搅拌分散后常温常压下反应24小时， 120～140目的过滤筛过滤制得单组份底面合一船舶防腐防污涂料。第(1)步是改性环氧树脂、硅合树脂和聚酯树脂在固化剂的作用下，进行初级交联反应，使分子团增大；第(2)步是在固化剂的作用下交联反应成膜，形成强遮盖率的防腐层。生产工艺:油漆生产工艺是用小分子团的液体树脂和填料颜料进行混合，研磨，过滤而制得。油漆分子团小有针孔耐盐水和盐雾性差，本申请的涂料是用大分子团的固体树脂所以遮盖率高，使涂料具有超强的耐盐水和盐雾腐蚀，耐盐水和盐雾时间达几千个小时以上。

本发明的有益效果为：整体涂料中选用多种无毒和低毒杀菌剂进行组合使用，采用杀菌和驱离方式达到防污的效果。解决了原有的防腐防污油漆附着力差、防污效果不佳、维修频繁的船舶防腐防污的长久存在的问题，其性能是防腐防污油漆的5倍以上。也可带锈防腐施工。单组份底面合一船舶防腐防污涂料的生产工艺是完全摆脱了传统油漆生产工艺，本申请的涂料特别是耐盐水和盐雾腐蚀方面突出明显。也可直接在锈蚀面上施工防腐，其附着力和防腐性能是非常好的。

此涂料施工时只需把涂料搅拌均匀即可使用，常温下防腐施工，可根据防腐涂层厚度设计要求，采用喷涂、滚涂、刷涂均可。以涂层厚度200μm为例，一般喷涂3～ 4遍即可，在25～30℃的温度下，30min表干，4h固化后可获得表面平整光滑的防腐防污涂层。固化后，涂层具有强附着力、强耐盐水和盐雾、耐候性、耐高低温性好，是船舶铠甲性的防腐防污涂料，解决了船舶防腐防污的长久存在的问题。

船底防污涂料是一种加有防污剂的特种涂料，涂装于船底和海洋水下设施之上，通过涂膜中的毒料的渗出、扩散，达到防止藤壶、牡蜗等海生物附着的目的。

具体实施方式

以下结合实验对本发明做进一步描述：

现以不同的技术方案制得单组份底面合一船舶防腐防污涂料，制得的单组份底面合一船舶防腐防污涂料依据GB/T6822-2007标准取样检验如下：

实施例1、

一、粉末材料制备：将改性环氧树脂60kg、硅合树脂20kg、聚酯树脂20kg、酚类固化剂20kg、聚丙烯酸酯类流平剂12kg、润湿剂5kg、钛白粉10kg、2-甲基咪唑 1kg、安息香1kg、石墨烯5kg、4,5二氯-n-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮6kg、氧化亚铜 25kg、百菌清5kg、n-氧化锌3kg、n-铁氧体20kg及硅灰石粉10kg投入到高速混合罐中混合均匀，混合3min后放出，固体原料成粉状物，经挤出机熔融反应挤出，熔融反应温度120-130度，反应时间为分钟，反应后压片、风冷、压碎、磨粉、分筛制得粉体材料。

二、船舶防腐防污涂料制备：将步聚一制得的粉体材料100kg、组合溶剂140kg 投入到溶解罐中，混合搅拌20min，通过组合溶剂把粉体材料溶解成一定粘度的液体，高速分散搅拌10min，再加入表面处理剂D甲基硅油2.0kg、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯2.0kg、交联剂乙二胺0.6kg、辣椒素5kg混合搅拌10min，高速分散搅拌10min，经高速搅拌分散后常温常压下反应24小时，120～140目的过滤筛过滤制得单组份底面合一船舶防腐防污涂料。涂刷样片检验结果：固化时间：表干时间(25℃)20min，实干时间(室温)4h；表面平整光滑，附着力1级，防腐防污效果符合产品技术要求，耐盐水盐雾符合产品技术要求。海水浸泡试验3个月:防腐防污涂层厚度300μm±50μm，涂层表面平整光滑、无锈蚀和脆裂翘皮脱落现象。涂层表面无海生物附着生长现象。完全达到了船舶防腐防污的要求。

海水浸泡试验：

实验过程:在一个3立方米的钢制方形浮筒外表面做涂刷防腐防污试验:1、对方型浮筒的5个面进行除锈处理，达到Sa2.5级的除锈效果，留一个侧面不做除锈处理，以做带锈防腐防污涂装试验。2、用滚刷涂刷防腐防污，涂刷4遍，每遍间隔30-40min，涂刷完成后，固化48小时，干膜厚度为300±50μm。涂膜涂层彻底干固后，放入海水中做浸泡试验，每10天观察一次浸泡试验过程的变化情况。

实验结果：海水浸泡试验3个月，涂层表面平整光滑、无锈蚀和脆裂翘皮脱落现象。涂层表面无海生物附着生长现象。完全达到了船舶防腐防污的要求。

实施例2、

一、粉末材料制备：将改性环氧树脂60kg，硅合树脂20kg，聚酯树脂20kg，酚类固化剂20kg，聚丙烯酸酯类流平剂10kg，润湿剂4kg，钛白粉10kg，2-甲基咪唑 1kg，安息香1kg，石墨烯5kg，4,5二氯-n-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮6kg，氧化亚铜 20kg，百菌清6kg，n-氧化锌3kg，n-铁氧体20kg，硅灰石粉10kg投入到高速混合罐中，混合3min后放出，经挤出机熔融反应挤出、压片、风冷、压碎、磨粉、分筛制得粉体材料。

二、船舶防腐防污涂料制备：将粉体材料100kg、组合溶剂140kg投入到溶解罐中，混合搅拌20min，通过组合溶剂把粉体材料溶解成一定粘度的液体，高速分散搅拌10min，再加入表面处理剂D甲基硅油2.0kg、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯2.0kg、交联剂乙二胺0.6kg、辣椒素6kg混合搅拌10min，高速分散搅拌 10min，经高速搅拌分散后常温常压下反应24小时，120～140目的过滤筛过滤制得单组份底面合一船舶防腐防污涂料。涂刷样片检验结果：固化时间：表干时间(25℃) 20min，实干时间(室温)4h；表面平整光滑，附着力1级，防腐防污效果符合产品技术要求，耐盐水盐雾符合产品技术要求。

海水浸泡试验：

实验过程:在一个3立方米的钢制方形浮筒外表面做涂刷防腐防污试验:1、对方型浮筒的5个面进行除锈处理，达到Sa2.5级的除锈效果，留一个侧面不做除锈处理，以做带锈防腐防污涂装试验。2、用滚刷涂刷防腐防污，涂刷4遍，每遍间隔30-40min，涂刷完成后，固化48小时，干膜厚度为300±50μm。涂膜涂层彻底干固后，放入海水中做浸泡试验，每10天观察一次浸泡试验过程的变化情况。

实验结果：海水浸泡试验3个月，涂层表面平整光滑、无锈蚀和脆裂翘皮脱落现象。涂层表面无海生物附着生长现象。完全达到了船舶防腐防污的要求。

实施例3、

一、粉末材料制备：将改性环氧树脂55kg，硅合树脂20kg，聚酯树脂25kg，酚类固化剂20kg，聚丙烯酸酯类流平剂10kg，润湿剂3kg，钛白粉10kg，2-甲基咪唑 1kg，安息香1kg，石墨烯5kg，4,5二氯-n-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮7kg，氧化亚铜 20kg，敌草隆7kg，n-氧化锌5kg，n-铁氧体20kg，硅灰石粉15kg投入到高速混合罐中，混合3min后放出，经挤出机熔融反应挤出、压片、风冷、压碎、磨粉、分筛制得粉体材料。

二、船舶防腐防污涂料制备：将粉体材料100kg、组合溶剂140kg投入到溶解罐中，混合搅拌20min，通过组合溶剂把粉体材料溶解成一定粘度的液体，高速分散搅拌10min，再加入表面处理剂D甲基硅油2.0kg、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯2.5kg、交联剂己二胺1kg、辣椒素6kg混合搅拌10min，高速分散搅拌10min，经高速搅拌分散后常温常压下反应24小时，120～140目的过滤筛过滤制得单组份底面合一船舶防腐防污涂料。涂刷样片检验结果：固化时间：表干时间(25℃) 20min，实干时间(室温)4h；表面平整光滑，附着力1级，防腐防污效果符合产品技术要求，耐盐水盐雾符合产品技术要求。

海水浸泡试验：

实验过程:在一个3立方米的钢制方形浮筒外表面做涂刷防腐防污试验:1、对方型浮筒的5个面进行除锈处理，达到Sa2.5级的除锈效果，留一个侧面不做除锈处理，以做带锈防腐防污涂装试验。2、用滚刷涂刷防腐防污，涂刷4遍，每遍间隔30-40min，涂刷完成后，固化48小时，干膜厚度为300±50μm。涂膜涂层彻底干固后，放入海水中做浸泡试验，每10天观察一次浸泡试验过程的变化情况。

实验结果：海水浸泡试验3个月，涂层表面平整光滑、无锈蚀和脆裂翘皮脱落现象。涂层表面无海生物附着生长现象。完全达到了船舶防腐防污的要求。

本申请与现有的防腐漆的比较:

现有的防腐漆是由底漆和面漆组成，由于底漆的填料量大，成膜物质量小，使之涂层的附着力差。底漆主要作用是增加涂层厚度，降低成本，故而影响了防腐层的防腐质量。面漆主要以树脂和功能助剂为主，填料量少，目的是覆盖底漆起防腐作用。但由于面漆所用的树脂都是较小分子团的液体树脂，和功能助剂、颜填料、溶剂，通过混合、研磨、过滤而制得。

在涂装成膜时由于其分子团较小，成膜时溶剂移出易产生针孔现象，这样随着使用时间的推移，腐蚀物质随针孔侵入，使底漆层脆裂翘皮，腐蚀基体。再者由于涂层本身是较小分子团物质形成，成膜时虽有固化剂存在，但反应时间太短，分子团增大不了多少，故而其涂膜的遮盖率差，密度小，抗氧化作用和抗腐蚀作用就差，这就是防腐漆防腐效果不佳的主要原因。特别对于海洋防腐就更难于做到了。

为了解决和彻底克服防腐漆的缺陷，本申请完全不同于防腐漆生产工艺的新生产途径生产出了全新的防腐防污涂料。此工艺采用大分子团的固体树脂、固体功能助剂、纳米材料和颜填料，经高速混合、双螺杆挤出机融熔反应挤出、压片、磨粉制成更大分子团的粉体料，再把粉体料经无毒或低毒溶剂溶解，助剂调配、混合搅拌、高速分散、过滤制得底面合一的单组分船舶防腐防污涂料。此涂料，施工简单，附着力极强，涂膜具有很强的遮盖性和成膜自融合性，在涂装成膜时，溶剂移出产生针孔会很快被成膜物质自融合封闭，形成完整的防腐防污涂层，使表面平整光滑无任何漏点，这样就大大的提高了涂层的抗氧化性和抗腐蚀性。而且各项技术指标都大大的超过防腐漆的技术性能，是海洋防腐防污的理想防腐防污涂料。

涂料在生产过程中，各种材料通过在双螺杆挤出机中的融熔反应和压力捏合，使得所有原材料能得到充分的融合，树脂及填料等原料在融熔反应过程中原子团增大，并通过压力捏合后树脂及填料等原料相互融合成一个整体，分子团均匀存在涂料中，形成一个整体物质团，因而大大的提高了涂料的性能。

Claims (3)

1.一种单组份底面合一船舶防腐防污涂料，该涂料由下列原料制得，并且原料分为A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为100：130～180，A组分原料各组分按重量份配比如下：改性环氧树脂50～60份，硅合树脂20～25份，聚酯树脂15～20份，酚类固化剂16～20份，聚丙烯酸酯类流平剂10～15份，润湿剂3～5份，钛白粉10～15份，2-甲基咪唑0.5～1.5份，安息香0.5～1.5份，石墨烯3～5份，异噻唑啉酮类4～8份，氧化亚铜20～25份，杀菌剂4～8份，氧化锌2～4份，铁氧体20～25份，硅灰石粉15～20份；B组分原料各组分按重量份配比如下：交联剂0.3～1.0份，表面处理剂D甲基硅油1.0～4.0份，增塑剂2.0～4.0份，辣椒素5～8份，组合溶剂130～160份。

2.根据权利要求1所述的单组份底面合一船舶防腐防污涂料，其特征在于：异噻唑啉酮类DCOIT 4,5二氯-n-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮或其衍生物，杀菌剂为百菌清或敌草隆，交联剂为乙二胺或己二胺；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯；组合溶剂为酮类物、醋酸酯类物和醇类物的混合溶剂并且酮类物、醋酸酯类物和醇类物的质量比为50:30:20。

3.根据权利要求1所述的单组份底面合一船舶防腐防污涂料的制备方法，包括下列步骤：(1)、按照配比将A组分固体原料加入到混合机混合均匀，固体原料成粉状物，再通过双螺杆挤出机熔融-反应挤出，熔融反应温度120-130度，反应时间为4-6分钟，反应后挤出、压片、风冷、压碎、磨粉、分筛制得需要的粉体材料；(2)、再按比例把粉体材料投入到溶解罐中，按比例加入组合溶剂，搅拌10～20min，通过组合溶剂把粉体材料溶解成一定粘度的液体，再高速分散搅拌5～10min后再按照配比加入表面处理剂D甲基硅油、交联剂、增塑剂及辣椒素搅拌10min，经高速搅拌分散后常温常压下反应24小时，120～140目的过滤筛过滤制得单组份底面合一船舶防腐防污涂料。