CN113088185A - 一种抗空蚀耐冲刷防污涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种抗空蚀耐冲刷防污涂料及其制备方法，所述涂料由重量比为100：6～15的A组分和B组分组成，其中A组分由60～75％有机硅树脂、0.2～1.5％助剂、9～17％颜填料及15～25％溶剂组成，B组分由20～40％功能固化剂、5～15％催化剂和50～71％溶剂组成。本发明选用自制含氟链段硅烷偶联剂作为功能固化剂，形成不同的氟硅体系有效缓冲空泡溃灭的冲击能，实现较好的抗空蚀作用、耐高速水流冲刷性能、较好的防污效果。

Description

一种抗空蚀耐冲刷防污涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗空蚀耐冲刷防污涂料及其制备方法，可作为船舶推进系统表面的防护，属于海洋生物污损防护技术领域。
背景技术
船舶推进系统是船舶推进装置中的能量变化器。它将发动机产生的动力转变成船舶行进的推力，以克服船舶在水中航行阻力，推动船舶行进。一般船舶推进系统包括动力装置螺旋桨和方向控制装置舵板。高速行进状态下，推进系统承受强烈的空蚀及冲刷破坏，低速或停航时难以摆脱海生物的污损粘附。目前，船舶螺旋桨表面无任何防护涂层，随着在航率的增加，基材空蚀现象日益加剧，严重时会造成桨叶断裂。舵板表面采用普通船底配套涂层，不具备抗空蚀及耐高速水流冲刷的性能，涂层破损后，加剧基材腐蚀及海生物粘附进程。推进系统的腐蚀污损，缩短其服役寿命，延长坞修周期，增加船舶航行阻力及燃油消耗，极大增加了船东的运营成本，并使船舶安全性受到极大威胁。为此，综合考察了推进系统的实际使用工况，针对空蚀、冲刷及生物污损三大问题提出解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗空蚀耐冲刷防污涂料及其制备方法，将其用于推进系统的表面防护。有效解决船舶高速行进状态下，推进系统承受强烈的空蚀及冲刷破坏，低速或停航时海生物的污损粘附问题。
为达到上述目的，在本发明中提供了一种抗空蚀耐冲刷防污涂料，由重量比为100：6～15的A组分和B组分组成，其中A组分由60～75％有机硅树脂、0.2～1.5％助剂、9～17％颜填料及15～25％溶剂组成，B组分由20～40％功能固化剂、5～15％催化剂和50～71％溶剂组成：
所述有机硅树脂为黏度为1000～5000mPa.s的端羟基聚二甲基硅氧烷中的一种；
进一步，所述助剂为消泡剂、分散剂及流平剂中的一种或几种，优选毕克助剂例如BYK163、BYK110；
进一步，所述颜填料分为颜料和填料，颜料为炭黑、铁红和钛白中的一种或几种，填料为硫酸钡、滑石粉、云母粉、二氧化硅和碳酸钙中的一种或几种；
进一步，所述溶剂为二甲苯、甲苯、甲基异丁基甲酮、醋酸丁酯、正丁醇、环己酮、丙二醇单甲醚中的一种或几种；
进一步，所述功能固化剂为自制含氟链段的硅烷偶联剂中的一种或几种；
进一步，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、硫醇二辛基锡、二月桂酸二正辛基锡、二烷基锡二马来酸酯、二硫醇烷基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或几种；
所述的一种抗空蚀耐冲刷防污涂料的制备方法：A组分依次将有机硅树脂、溶剂、助剂和颜填料，在2500rpm转速下分散20min，置于快速研磨机下研磨至细度在60μm以下；B组分制备方法为：将功能固化剂、催化剂和溶剂混合搅拌均匀；使用时由重量比为100：6～15的A组分和B组分混合均匀，在适用期内采用刷涂、喷涂及辊涂的方式施工于船舶推进系统上，用以对推进系统进行空蚀、冲刷和污损生物的防护，与中间连接漆配套使用。
本发明的有益效果在于：自制含氟链段硅烷偶联剂作为功能固化剂，将不同尺度氟单体通过化学接枝的方法锚定到传统有机硅基污损释放型防污涂料三维空间网络结构中，调控抗空蚀耐冲刷防污涂料的内聚强度、弹性模量及损耗模量与储能模量比，以实现机械能与热能之间的快速传递和转化，有效缓解空蚀对基推进系统基材的破坏。氟硅体系有效缓冲空泡溃灭的冲击能，实现较好的抗空蚀作用。氟链段的引入提升涂料机械强度，提高涂料耐高速水流冲刷性能。氟链段在涂料表面的迁移富集，构筑不利于污损生物粘附的微观表面，实现较小的剪切力完成对污损海生物的剥离，从而具有较好的防污效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施进行详述。
实施例1
配置A组分，各种原料用量如下：
Figure BDA0003007607280000021
Figure BDA0003007607280000031
具体步骤如下：先将配方量的有机硅树脂加入相应配方量的二甲苯中，充分搅拌获得均匀溶液，随后加入配方量的BYK163及铁红，在2500rpm转速下分散20min，置于快速研磨机下研磨至细度60μm以下，获得A组分；
配置B组分，各种原料用量如下：
含氟链段的硅烷偶联剂： 2.4g
辛酸亚锡： 0.8g
甲基异丁基甲酮： 4.8g
具体步骤如下：将配方量的含氟链段的硅烷偶联剂和辛酸亚锡加入配方量的甲基异丁基甲酮中，在1000rpm转速下分散10min，充分混合均匀，获得B组分；
抗空蚀耐冲刷防污涂料的制备：使用时由重量比为100：8的甲组分和乙组分混合均匀，制得抗空蚀耐冲刷防污涂料。
实施例2
配置A组分，各种原料用量如下：
Figure BDA0003007607280000032
具体步骤如下：先将配方量的有机硅树脂加入相应配方量的甲苯中，充分搅拌获得均匀溶液，随后加入配方量的BYK110、铁黑及滑石粉，在2500rpm转速下分散20min，置于快速研磨机下研磨至细度在60μm以下，获得A组分；
配置B组分，各种原料用量如下：
含氟链段的硅烷偶联剂： 3.5g
二乙酸二丁基锡： 1.2g
环己酮： 5.3g
具体步骤如下：将配方量的含氟链段的硅烷偶联剂和二乙酸二丁基锡加入配方量的环己酮中，在1000rpm转速下分散10min，充分混合均匀，获得B组分；
抗空蚀耐冲刷防污涂料的制备：使用时由重量比为100：10的甲组分和乙组分混合均匀，制得抗空蚀耐冲刷防污涂料。
实施例3
配置A组分，各种原料用量如下：
Figure BDA0003007607280000041
具体步骤如下：先将配方量的有机硅树脂加入相应配方量的二甲苯中，充分搅拌获得均匀溶液，随后加入配方量的BYK110、二氧化硅、铁红和硫酸钡，在2500rpm转速下分散20min，置于快速研磨机下研磨至细度在60μm以下，获得A组分；
配置B组分，各种原料用量如下：
含氟链段的硅烷偶联剂： 3.5g
二月桂酸二正丁基锡： 1.2g
丙二醇单甲醚： 5.3g
具体步骤如下：将配方量的含氟链段的硅烷偶联剂和二月桂酸二正丁基锡加入配方量的丙二醇单甲醚中，在1000rpm转速下分散10min，充分混合均匀，获得B组分；
抗空蚀耐冲刷防污涂料的制备：使用时由重量比为100：12的甲组分和乙组分混合均匀，制得抗空蚀耐冲刷防污涂料。
表1：实施例性能参数
Figure BDA0003007607280000042
Figure BDA0003007607280000051
根据文献报道，污损生物脱附性能与表面能及弹性模量息息相关，并且与表面能和弹性模量乘积的均方根基本呈线性关系，从表1中可以看出，制得的抗空蚀耐冲刷防污涂料具有较好的生物脱附性能和抗空蚀性能。
如本发明上述实施例所述，采用与其他形同或相似的方法及组分得到的其他抗空蚀耐冲刷防污涂料方法，均在本发明保护范围内。

Claims (8)

1.一种抗空蚀耐冲刷防污涂料，其特征在于A组分和B组分按照重量比为100：6～15混合而成，所述的A组分的组成及质量百分比含量为：
Figure FDA0003007607270000011
以上各组成的质量百分含量之和为100％；
所述的B组分的组成及质量百分比含量为：
功能固化剂： 20～40％，
催化剂： 5～15％，
溶剂： 50～71％,
以上各组成的质量百分含量之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种抗空蚀耐冲刷防污涂料，其特征在于所述的有机硅树脂为端羟基聚二甲基硅氧烷中的一种，其黏度为1000～5000mPa.s。
3.根据权利要求1所述的一种抗空蚀耐冲刷防污涂料，其特征在于所述的助剂为消泡剂、分散剂及流平剂中的一种或几种，优选毕克助剂。
4.根据权利要求1所述的一种抗空蚀耐冲刷防污涂料，其特征在于所述的颜填料分为颜料和填料，颜料为炭黑、铁红、铁黑和钛白中的一种或几种，填料为硫酸钡、滑石粉、云母粉、二氧化硅和碳酸钙中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种抗空蚀耐冲刷防污涂料，其特征在于所述的溶剂为二甲苯、甲苯、甲基异丁基甲酮、醋酸丁酯、正丁醇、环己酮、丙二醇单甲醚中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种抗空蚀耐冲刷防污涂料，其特征在于所述的功能固化剂为自制含氟链段的硅烷偶联剂中的一种或几种，其特征结构如下图所示：
Figure FDA0003007607270000021
Rf为-CF3,-CF2CHFCF3,-CF2CF2CF2CF2CF2CF3，-CH2C6F13，X为-H或-CH3，Y为-H、-CH3或-C6H5，RSi为-Si(OCH3)3，-Si(OC2H5)3，-C6H5Si(OCH3)3，-COOC3H6SiCH3(OCH3)2，-COOC3H6Si(OCH3)3，-COOC3H6SiCH3(OC2H5)2，-COOC3H6Si(OC2H5)3中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种抗空蚀耐冲刷防污涂料，其特征在于所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、硫醇二辛基锡、二月桂酸二正辛基锡、二烷基锡二马来酸酯、二硫醇烷基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或几种。
8.权利要求1所述的一种抗空蚀耐冲刷防污涂料的制备方法，其特征在于:
A组分制备方法为：依次称取60～75％有机硅树脂、15～25％溶剂、0.2～1.5％助剂和9～17％颜填料，在2500rpm转速下分散20min，置于快速研磨机下研磨至细度在60μm以下；
B组分制备方法为：将20～40％功能固化剂、5～15％催化剂和50～71％溶剂混合搅拌均匀；
使用时由重量比为100：6～15的甲组分和乙组分混合均匀，在适用期内采用刷涂、喷涂及辊涂的方式施工于船舶推进系统上，用以对推进系统进行空蚀、冲刷和污损生物的防护，与中间连接漆配套使用。
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