CN111171678A - 一种含铜及铜合金粉的铜粉基接触型防污涂料及制备方法 - Google Patents

一种含铜及铜合金粉的铜粉基接触型防污涂料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明所述一种含铜及铜合金粉的铜粉基接触型防污涂料采用不可溶树脂为主成膜物，添加铜粉和铜合金粉为主要防污活性物质释放源头，再辅助添加铁红、钛白粉、滑石粉、成膜助剂及相关助剂配制而成。该铜粉基接触型防污涂料主要应用于船舶、码头、桥墩及海上平台等水线以下部位，涂层附着力5MPa以上，具有3～5年的防污期效。

Description

一种含铜及铜合金粉的铜粉基接触型防污涂料及制备方法
技术领域
本发明属于化工材料技术领域，具体地说本发明涉及一种含铜及铜合金粉的防污涂料及其制备方法。
背景技术
海洋污损生物在船体表面附着厚，会增加船底表面粗糙度，提高船舶航行阻力，进而降低船速，增加燃油消耗。最早期，人们采用许多方法防除海洋污损生物。1758年，人们第一次在H.M.S. Alarm船上采用铜皮包覆来防污的技术，该技术只能用在木船船体外表，且在防污涂料发明之前长期使用。最初的防污涂料的技术可以追溯到1625年Willian Beale的发明，但是一直到19世纪60年代，才有可实用的防污涂料得以应用。
早期的防污涂料主要有可溶基料型和接触渗出型两种，20世纪70年代开发出了有机锡自抛光防污涂料，防污期效可达5年以上。但由于有机锡会使生物产生不可逆转的畸变，破坏海洋生态环境，因此国际海事组织（IMO）规定自从2008年1月1日全球全面禁止使用含有机锡自抛光防污涂料。此后，科研人员投入了大量的精力研究新一代防污涂料，目前研究及应用较多的有无锡自抛光防污涂料、污损释放型防污涂料和仿生防污涂料。
污损释放型防污涂料和仿生防污涂料主要采用有机硅、氟等低表能树脂为基料，不添加任何防污剂，依靠表面微结构及低表面能的作用，使附着在表面的污损生物脱除。
无锡自抛光防污涂料是研究及应用最多的防污涂料，是当前的主流防污涂料。无锡自抛光防污涂料的主要成分包括自抛光树脂、主防污剂氧化亚铜、辅助防污剂（如氧化锌、吡啶硫酮铜、吡啶硫酮锌、百菌清等）、颜填料和助剂等，通过基料树脂基料的侧链水解及海水冲刷作用实现涂层抛光，释放出防污剂，实现防污作用。如专利CN201480022981.8、CN201510020574.X、CN201580064241.5和CN201610760769.2等均公布了一种自抛光型防污涂料及其制备方法，以自抛光树脂为基料，并添加氧化亚铜等防污剂。
自抛光防污涂料在使用过程中，初期防污剂会大量释放，后期随着释出层的不断增厚，防污剂渗出速率会大幅降低，当其浓度达不到最低有效浓度时，防污失效，涂层表面会开始生长污损生物，污损生物的初步附着会进一步阻碍防污剂的释出，最终会导致涂层彻底失效。目前国内的自抛光防污涂料寿命基本只有3年作用，少数达到5年。
本发明结合铜皮防污和自抛光防污涂料的技术路径，提出了一种含铜及铜合金粉的铜粉基接触型防污涂料。铜粉基接触型防污涂料采用不可溶树脂为基料，添加铜粉、铜合金粉、颜填料及相关助剂配制而成。铜粉基接触型防污涂料涂覆在防腐涂层表面，完全固化后用砂纸进行打磨，使涂层表面露出金属颜色，铜粉和铜合金粉在海水中通过电化学作用，缓慢释放出Cu+和Cu2+，具有3～5年的防污期效。
发明内容
本发明通过以下技术方案实现。
具体来说，本发明提供了一种含铜及铜合金粉的铜粉基接触型防污涂料。
本发明提供的铜粉基接触型防污涂料，主要成分包括不可溶树脂、铜粉、铜合金粉、颜填料及助剂等，主要组成如表1所示。
表1铜粉基接触型防污涂料组成。
Figure 437769DEST_PATH_IMAGE001
本发明所述不可溶树脂为环氧树脂、有机硅树脂、胶粘剂的一种或两种或三种混合物，可为溶剂型树脂或水性树脂。
本发明所述防铜粉的粒径为50～500μm，可粒径分布范围为100μm。
本发明所述防铜合金粉的粒径为50～500μm，可粒径分布范围为100μm。
本发明所述颜填料为铁红、铁黑、滑石粉、碳酸钙粉、钛白粉等一种或几种混合。
本发明所述稀释剂，不可溶树脂为溶剂型树脂时，包括二甲苯、正丁醇、醋酸丁酯等；不可溶树脂为水性树脂时，稀释剂为水。
本发明所述助剂包括触变剂、分散剂、消泡剂、防沉剂等。
本发明采用的触变剂包括气相二氧化硅、羟丙基甲基纤维素等。
本发明采用的分散剂包括诺普科5040、诺普科5027等。
本发明采用的消泡剂包括诺普科NXZ、德国比克BYK028等。
本发明采用的防沉剂包括硅酸镁铝、有机膨润土等。
本发明的制备工艺包括如下步骤：
（1）将2～5重量份稀释剂放置分散罐中，低速搅拌条件下依次加入0.5份消泡剂，搅拌10分钟，再依次加入10～20重量份颜填料、30～40重量份不可溶树脂、20～40重量份铜粉、10～30重量份铜合金粉，搅拌时间为30～180分钟；
（2）上述物料混合均匀后，加入分散剂，控制搅拌速度800rpm，搅拌时间为30分钟；
（3）最后加防沉剂、触变剂，在转速800rpm的条件下高速分散30分钟；
（4）恢复至室温静置30分钟，过滤后即可出料包装。
本发明的一种含铜及铜合金粉的铜粉基接触型防污涂料，主要应用于船舶、码头、桥墩及海上平台等水线以下部位，涂层附着力5MPa以上，在海水中会缓慢释放出Cu+和Cu2+，具有3～5年的防污期效。
从附图1浅海静态挂板试验结果可知，本发明所述铜粉基接触型防污涂料在厦门海域经2年的实海挂板试验（4个海生物旺季），涂层表面完好，无任何污损生物，防污评分100分，符合GB/T 6822-2014规定的中期效防污漆体系要求，该防污涂料具有3～5年的防污期效。
本发明所述铜粉基接触型防污涂料组成如表2所示。
表2铜粉基接触型防污涂料的组成。
Figure 636670DEST_PATH_IMAGE002
涂料制备过程：将稀释剂放置分散罐中，低速搅拌条件下依次加入消泡剂和颜填料、不可溶树脂、铜粉、铜合金粉，混合均匀，搅拌时间约为30～180分钟；混合均匀后，将分散剂加入到上述混合物中，控制搅拌速度800rpm，搅拌时间为30分钟；最后加入防沉剂和触变剂，在转速800rpm的条件下高速分散30分钟；恢复至室温静置30分钟，过滤即可出料包装。

Claims (8)

1.本发明提供的一种含铜及铜合金粉的铜粉基接触型防污涂料采用不可溶树脂为主成膜物，添加铜粉和铜合金粉为主要防污活性物质释放源头，再辅助添加铁红、钛白粉、滑石粉、成膜助剂及相关助剂配制而成，主要组成如下：
不可溶树脂 30～40份；
铜粉 20～40份；
铜合金粉 10～30份；
颜填料 10～20份；
稀释剂 2～5份；
助剂 1～2份。
2.根据权利要求1所述一种铜粉基接触型防污涂料，其特征是：最佳配置方法为先将稀释剂放置分散罐中，低速搅拌条件下依次加入消泡剂和颜填料、不可溶树脂、铜粉、铜合金粉，混合均匀，搅拌时间约为30～180分钟；混合均匀后，将分散剂加入到上述混合物中，控制搅拌速度800rpm，搅拌时间为30分钟；最后加入防沉剂和触变剂，在转速800rpm的条件下高速分散30分钟；恢复至室温静置30分钟，过滤即可出料包装。
3.根据权利要求1所述一种铜粉基接触型防污涂料，其特征是所述不可溶树脂为环氧树脂、有机硅树脂、胶粘剂的一种或两种或三种混合物，可为溶剂型树脂或水性树脂。
4.根据权利要求1所述一种铜粉基接触型防污涂料，其特征是所述防铜粉的粒径为50～500μm，可粒径分布范围为100μm。
5.根据权利要求1所述一种铜粉基接触型防污涂料，其特征是所述防铜合金粉的粒径为50～500μm，可粒径分布范围为100μm。
6.根据权利要求1所述一种铜粉基接触型防污涂料，其特征是所述颜填料为铁红、铁黑、滑石粉、碳酸钙粉、钛白粉等一种或几种混合。
7.根据权利要求1所述一种铜粉基接触型防污涂料，其特征是所述稀释剂，不可溶树脂为溶剂型树脂时，包括二甲苯、正丁醇、醋酸丁酯等；不可溶树脂为水性树脂时，稀释剂为水。
8.根据权利要求1所述一种铜粉基接触型防污涂料，其特征是所述助剂包括触变剂、分散剂、消泡剂、防沉剂等。
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