CN110982359A - 一种海洋防污涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋防污涂料及其制备方法，属于海洋涂料技术领域。所述海洋防污涂料包括如下重量份组分：丙烯酸树脂10～30份、松香5～25份、防污剂20～40份、氧化锌1～5份、氧化铁1～5份、有机膨润土0.5～2.5份、滑石粉0.5～2.5份及溶剂20～40份，所述防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛按照质量比为2:1～5:1的混合物。本发明实施例提供的海洋防污涂料具有全面的防污性能，能有效提高防污涂料的防污期效。

Description

一种海洋防污涂料
技术领域
本发明涉及一种海洋防污涂料及其制备方法，属于海洋涂料技术领域。
背景技术
海洋环境是非常复杂的腐蚀污损环境，浸在海水中的设备都不可避免的受到海洋污损生物的影响。海洋污损生物附着在船舶水线以下表面，不仅影响舰船性能，而且造成巨大的经济损失和资源浪费。
在过去的几十年中，有机锡类防污剂由于具有卓越的防污效果，一直是各种防污涂料的首选防污剂。但是随着有机锡对海洋生态环境的影响逐渐显现，国际海事组织已于2008年禁止有机锡类防污剂的使用。氧化亚铜作为一种低毒、高效的防污材料，是目前各种防污涂料中最主要的防污剂。氧化亚铜对大型生物污损具有良好的抑制作用，但对微生物的细微污损和腐蚀却难以阻止，这在一定程度上限制了氧化亚铜类防污涂料的防污年限。石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)作为一种新材料，改善了纳米二氧化钛在光催化杀菌防污方面的不足，具有较强的光利用率和杀菌效率，在防污领域，特别是防微生物污损方面，表现出优异的性能。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种海洋防污涂料及其制备方法，该涂料将氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛二者优势结合起来，发挥协同作用，具有全面的防污性能。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种海洋防污涂料，包括如下重量份组分：丙烯酸树脂10～30份、松香5～25份、防污剂20～40份、氧化锌1～5份、氧化铁1～5份、有机膨润土0.5～2.5份、滑石粉0.5～2.5份及溶剂20～40份，所述防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)按照质量比为2:1～5:1的混合物。
在一可选实施例中，所述丙烯酸树脂的分子量为90000～150000。
在一可选实施例中，所述溶剂为芳香烃类溶剂和酯类溶剂的混合物，所述芳香烃类溶剂选自甲苯、二甲苯中的一种或两种，所述酯类溶剂选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或几种。
在一可选实施例中，所述芳香烃类溶剂和酯类溶剂的质量比为2:1～4:1。
一种海洋防污涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份配比称取原料：
丙烯酸树脂10～30份、松香5～25份、防污剂20～40份、氧化锌1～5份、氧化铁1～5份、有机膨润土0.5～2.5份、滑石粉0.5～2.5份及溶剂20～40份；
(2)将称取的所述防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与研磨珠混合，然后分2次加入所述丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌；
(3)变为中速搅拌，缓慢加入溶剂，继续搅拌一定时间之后经筛网过滤，制备得到海洋防污涂料。
在一可选实施例中，所述步骤(1)中采用的研磨珠为粒径为0.6-1.0mm的氧化锆珠。
在一可选实施例中，所述步骤(2)中的搅拌转速为1000～2000rpm，搅拌时间为1～2h。
在一可选实施例中，所述步骤(3)中的搅拌转速为500～1000rpm，搅拌时间为30～60min。
在一可选实施例中，所述步骤(3)中的筛网规格为200～300目。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本发明实施例提供的海洋防污涂料将丙烯酸树脂与松香树脂组合使用，相较于纯松香树脂涂料，本涂料的附着力显著提高，可达到1级及以上，有效提高了涂料的使用期效；
(2)本发明实施例提供的海洋防污涂料将氧化亚铜与石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)共同作为防污剂使用，既发挥了氧化亚铜对大型污损生物的抑制作用，同时又发挥了石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)对微生物污损的杀灭作用，相较于纯氧化亚铜防污剂涂料，本涂料具有更广泛的防污范围，更全面的防污性能，可以延长海洋防污涂料的使用期效和采用该防污涂料的舰船的服役寿命。
附图说明
图1为实施例1所制备的海洋防污涂料经过15个月海洋挂板后的防污效果图；
图2为实施例8所制备的海洋防污涂料经过15个月海洋挂板后的防污效果图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种海洋防污涂料，包括如下重量份组分：丙烯酸树脂10～30份、松香5～25份、防污剂20～40份、氧化锌1～5份、氧化铁1～5份、有机膨润土0.5～2.5份、滑石粉0.5～2.5份及溶剂20～40份，所述的防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)的混合物，其中氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)的质量比为2:1～5:1。
在一可选实施例中，所述丙烯酸树脂的分子量为90000～150000，以保证涂膜具有较好的韧性和耐老化性。
在一可选实施例中，所述溶剂为芳香烃和酯的混合物，其中芳香烃类溶剂为甲苯、二甲苯中的一种或两种，酯类溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或几种，其中芳香烃和酯的质量比为2:1～4:1。
本发明实施例还提供了一种海洋防污涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份配比称取原料：
丙烯酸树脂10～30份、松香5～25份、防污剂20～40份、氧化锌1～5份、氧化铁1～5份、有机膨润土0.5～2.5份、滑石粉0.5～2.5份及溶剂20～40份；
(2)将称取的所述防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与研磨珠混合，然后分2次加入所述丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌；
(3)变为中速搅拌，缓慢加入溶剂，继续搅拌一定时间之后经筛网过滤，制备得到海洋防污涂料。
在一可选实施例中，所述步骤(1)中采用的研磨珠为粒径为0.6-1.0mm的氧化锆珠。
在一可选实施例中，所述步骤(2)中的搅拌转速为1000～2000rpm，搅拌时间为1～2h。
在一可选实施例中，所述步骤(3)中的搅拌转速为500～1000rpm，搅拌时间为30～60min。
在一可选实施例中，所述步骤(3)中的筛网规格为200～300目。
以下为本发明的几个具体实施例：
各实施例中所用试剂、原料均为市售产品。
实施例1
本实施例提供了一种海洋防污涂料，其制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比称取如下原料：丙烯酸树脂20份、松香15份、防污剂35份、氧化锌2份、氧化铁2份、有机膨润土1份、滑石粉1份和溶剂24份。
本实施例的原料中：丙烯酸树脂的分子量为110000～130000；防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)按质量比4∶1组成的混合物，具体为氧化亚铜28份，石墨烯改性纳米二氧化钛7份；溶剂为二甲苯和乙酸丁酯按质量比2∶1组成的混合物，具体为二甲苯16份，乙酸丁酯8份。
(2)将上述所称取的防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与氧化锆珠(0.8mm)混合，随后分2次加入丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌2h，转速为1000rpm；
(3)将转速降到700rpm，缓慢加入溶剂，继续搅拌60min，之后经200目的筛网过滤，最后得到海洋防污涂料。
实施例2
本实施例提供了一种海洋防污涂料，其制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比称取如下原料：丙烯酸树脂15份、松香20份、防污剂35份、氧化锌2份、氧化铁2份、有机膨润土1份、滑石粉1份和溶剂24份。
本实施例的原料中：丙烯酸树脂的分子量为110000～130000；防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)按质量比4∶1组成的混合物，具体为氧化亚铜28份，石墨烯改性纳米二氧化钛7份；溶剂为甲苯和乙酸丁酯按质量比2∶1组成的混合物，具体为二甲苯16份，乙酸丁酯8份。
(2)将上述所称取的防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与氧化锆珠(0.8mm)混合，随后分2次加入丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌2h，转速为1000rpm；
(3)将转速降到700rpm，缓慢加入溶剂，继续搅拌60min，之后经200目的筛网过滤，最后得到海洋防污涂料。
实施例3
本实施例提供了一种海洋防污涂料，其制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比称取如下原料：丙烯酸树脂10份、松香25份、防污剂35份、氧化锌2份、氧化铁2份、有机膨润土1份、滑石粉1份和溶剂24份。
本实施例的原料中：丙烯酸树脂的分子量为110000～130000；防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)按质量比4∶1组成的混合物，具体为氧化亚铜28份，石墨烯改性纳米二氧化钛7份；溶剂为二甲苯和乙酸甲酯按质量比2∶1组成的混合物，具体为二甲苯16份，乙酸丁酯8份。
(2)将上述所称取的防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与氧化锆珠(0.8mm)混合，随后分2次加入丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌2h，转速为1000rpm；
(3)将转速降到700rpm，缓慢加入溶剂，继续搅拌60min，之后经200目的筛网过滤，最后得到海洋防污涂料。
实施例4
本实施例提供了一种海洋防污涂料，其制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比称取如下原料：丙烯酸树脂30份、松香5份、防污剂20份、氧化锌5份、氧化铁5份、有机膨润土1.5份、滑石粉1.5份和溶剂32份。
本实施例的原料中：丙烯酸树脂的分子量为110000～130000；防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)按质量比3∶1组成的混合物，具体为氧化亚铜15份，石墨烯改性纳米二氧化钛5份；溶剂为二甲苯和乙酸乙酯按质量比3∶1组成的混合物，具体为二甲苯24份，乙酸丁酯8份。
(2)将上述所称取的防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与氧化锆珠(0.6mm)混合，随后分2次加入丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌1h，转速为2000rpm；
(3)将转速降到1000rpm，缓慢加入溶剂，继续搅拌30min，之后经300目的筛网过滤，最后得到海洋防污涂料。
实施例5
本实施例提供了一种海洋防污涂料，其制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比称取如下原料：丙烯酸树脂20份、松香20份、防污剂30份、氧化锌3份、氧化铁2份、有机膨润土2.5份、滑石粉2.5份和溶剂20份。
本实施例的原料中：丙烯酸树脂的分子量为90000～110000；防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)按质量比2∶1组成的混合物，具体为氧化亚铜20份，石墨烯改性纳米二氧化钛10份；溶剂为二甲苯和乙酸丁酯按质量比4∶1组成的混合物，具体为二甲苯16份，乙酸丁酯4份。
(2)将上述所称取的防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与氧化锆珠(0.8mm)混合，随后分2次加入丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌2h，转速为1500rpm；
(3)将转速降到800rpm，缓慢加入溶剂，继续搅拌40min，之后经200目的筛网过滤，最后得到海洋防污涂料。
实施例6
本实施例提供了一种海洋防污涂料，其制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比称取如下原料：丙烯酸树脂15份、松香15份、防污剂24份、氧化锌2.5份、氧化铁2.5份、有机膨润土0.5份、滑石粉0.5份和溶剂40份。
本实施例的原料中：丙烯酸树脂的分子量为90000～110000；防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)按质量比5∶1组成的混合物，具体为氧化亚铜20份，石墨烯改性纳米二氧化钛4份；溶剂为甲苯和乙酸甲酯按质量比3∶1组成的混合物，具体为二甲苯30份，乙酸丁酯10份。
(2)将上述所称取的防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与氧化锆珠(0.8mm)混合，随后分2次加入丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌2h，转速为2000rpm；
(3)将转速降到1000rpm，缓慢加入溶剂，继续搅拌30min，之后经300目的筛网过滤，得到海洋防污涂料。
实施例7
本实施例提供了一种海洋防污涂料，其制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比称取如下原料：丙烯酸树脂20份、松香15份、防污剂40份、氧化锌1份、氧化铁1份、有机膨润土1.5份、滑石粉1.5份和溶剂20份。
本实施例的原料中：丙烯酸树脂的分子量为110000～130000；防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)按质量比4∶1组成的混合物，具体为氧化亚铜32份，石墨烯改性纳米二氧化钛8份；溶剂为甲苯和乙酸乙酯按质量比3∶1组成的混合物，具体为二甲苯15份，乙酸丁酯5份。
(2)将上述所称取的防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与氧化锆珠(1.0mm)混合，随后分2次加入丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌2h，转速为1000rpm；
(3)将转速降到500rpm，缓慢加入溶剂，继续搅拌60min，之后经200目的筛网过滤，即可得到海洋防污涂料。
实施例8
本实施例的海洋防污涂料配方中，防污剂单独使用氧化亚铜，其余原料与实施例1提供的海洋防污涂料一致，具体制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份配比称取如下原料：丙烯酸树脂20份、松香15份、防污剂35份、氧化锌2份、氧化铁2份、有机膨润土1份、滑石粉1份和溶剂24份。
本实施例的原料中：丙烯酸树脂的分子量为110000～130000；防污剂单独使用氧化亚铜；溶剂为二甲苯和乙酸丁酯按质量比2∶1组成的混合物，具体为二甲苯16份，乙酸丁酯8份。
(2)将上述所称取的防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与氧化锆珠(0.8mm)混合，随后分2次加入丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌2h，转速为1000rpm；
(3)将转速降到700rpm，缓慢加入溶剂，继续搅拌60min，之后经200目的筛网过滤，最后得到海洋防污涂料。
将实施例1和实施例8所分别制备的海洋防污涂料在厦门附近海域进行海洋挂板试验，试验结果具体参见图1和图2。其中，图1为实施例1所制备的海洋防污涂料层经过15个月的海洋挂板后的防污效果图，由图可看出，涂层表面无海生物附着，防污效果依然良好。图2为实施例8所制备的海洋防污涂料层经过15个月的海洋挂板后的防污效果图，由图可看出，涂层表面已有海生物附着。
由此可见，本发明实施例提供的海洋防污涂料将氧化亚铜与石墨烯改性纳米二氧化钛(rGO/nano-TiO2)共同作为防污剂使用，石墨烯改性纳米二氧化钛的存在能有效改善防污涂料的防污性能，提高防污寿命。相较于纯氧化亚铜防污剂涂料，本涂料具有更广泛的防污范围，更全面的防污性能，可以延长海洋防污涂料的使用期效和舰船的服役寿命。
以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (9)

1.一种海洋防污涂料，其特征在于，包括如下重量份组分：丙烯酸树脂10～30份、松香5～25份、防污剂20～40份、氧化锌1～5份、氧化铁1～5份、有机膨润土0.5～2.5份、滑石粉0.5～2.5份及溶剂20～40份，所述防污剂为氧化亚铜和石墨烯改性纳米二氧化钛按照质量比为2:1～5:1的混合物。
2.根据权利要求1所述的海洋防污涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂的分子量为90000-150000。
3.根据权利要求1所述的海洋防污涂料，其特征在于，所述溶剂为芳香烃类溶剂和酯类溶剂的混合物，所述芳香烃类溶剂选自甲苯、二甲苯中的一种或两种，所述酯类溶剂选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的一种海洋防污涂料，其特征在于，所述芳香烃类溶剂和酯类溶剂的质量比为2:1～4:1。
5.一种海洋防污涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份配比称取原料：
丙烯酸树脂10～30份、松香5～25份、防污剂20～40份、氧化锌1～5份、氧化铁1～5份、有机膨润土0.5～2.5份、滑石粉0.5～2.5份及溶剂20～40份；
(2)将称取的所述防污剂、氧化锌、氧化铁、有机膨润土、滑石粉与研磨珠混合，然后分2次加入所述丙烯酸树脂和松香的混合物，高速搅拌；
(3)变为中速搅拌，缓慢加入溶剂，继续搅拌一定时间之后经筛网过滤，制备得到海洋防污涂料。
6.根据权利要求5所述的海洋防污涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中采用的研磨珠为粒径为0.6-1.0mm的氧化锆珠。
7.根据权利要求5所述的海洋防污涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的搅拌转速为1000～2000rpm，搅拌时间为1～2h。
8.根据权利要求5所述的海洋防污涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的搅拌转速为500～1000rpm，搅拌时间为30～60min。
9.根据权利要求5所述的海洋防污涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的筛网规格为200～300目。
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