CN115746647B - 一种自抛光防污抗藻涂料 - Google Patents
一种自抛光防污抗藻涂料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种自抛光防污抗藻涂料，涉及防污涂料技术领域，按照重量分数计，所述自抛光防污抗藻涂料包括如下组分：丙烯酸树脂100份；含降解结构的多元醇50‑100份；交联剂75‑165份；驱逐型抗藻剂1‑5份。本发明提供的自抛光防污抗藻涂料，通过含降解结构的多元醇将可降解结构引入涂料的主链中，从而得到主链水解型防污抗藻涂料，使得该涂料用于浸泡于水体中的设备时，通过主链的水解来实现涂层脱落，因此涂层的脱落不需要水体冲刷即可实现，进而使得本发明提供的自抛光防污抗藻涂层不仅适用于动态水体中的设备，在用于静态水体中的设备时，也具有优异的自抛光和防污抗藻能力。
Description
技术领域
本发明涉及防污涂料技术领域，尤其涉及一种自抛光防污抗藻涂料。
背景技术
对于长期浸泡在海水中使用的设备，如船舶、管道、展览视窗、鱼缸、泳池等，因表面易滋生海藻、贝壳等生物造成水生生物污损，增加船体等设备表面的粗糙度，增加航行阻力，并加快设备腐蚀，给海洋运输等行业造成巨大的危害。
目前通常通过在设备表面涂布防污涂料来减轻水生生物污损造成的危害，其中以自抛光防污涂料的应用最为广泛。现有的自抛光防污涂料以侧链水解型为主，其自抛光性能的发挥对航期和航速具有一定的要求，该类型的自抛光防污涂料对于静态水体的抗藻效果较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中自抛光防污涂料对于静态水体的抗藻效果较差的问题，本发明提供一种自抛光防污抗藻涂料，该防污抗藻涂料在主链中引入可降解结构，使得自抛光性能的发挥不依赖于航期和航速，提高静态水体的抗藻效果，进而解决了现有技术中自抛光防污涂料对于静态水体的抗藻效果较差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种自抛光防污抗藻涂料，按照重量分数计，包括如下组分：
可选地，所述含降解结构的多元醇为聚己内酯多元醇。
可选地，所述交联剂包括有机金属化合物交联剂与异氰酸酯交联剂。
可选地，所述有机金属化合物交联剂与所述异氰酸酯交联剂的质量比为(1-3)：(4-8)。
可选地，所述有机金属化合物交联剂选自乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮镁中的至少一种。
可选地，所述驱逐型抗藻剂选自辣椒素、单宁酸、苯甲酸钠中的至少一种。
可选地，所述丙烯酸树脂按照重量份数计，由以下组分经自由基聚合而成：
可选地，所述含羟基丙烯酸酯选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、己内酯改性丙烯酸酯中的至少一种。
可选地，所述己内酯改性丙烯酸酯为羟乙基己内酯丙烯酸酯。
可选地，所述引发剂为AIBN、BPO中的至少一种。
本发明的有益效果是：
本发明提供的自抛光防污抗藻涂料，通过含降解结构的多元醇将可降解结构引入涂料的主链中，从而得到主链水解型防污抗藻涂料，使得该涂料用于浸泡于水体中的设备时，通过主链的水解来实现涂层脱落，因此涂层的脱落不需要水体冲刷即可实现，进而使得本发明提供的自抛光防污抗藻涂层不仅适用于动态水体中的设备，在用于静态水体中的设备时，也具有优异的自抛光和防污抗藻能力。
具体实施方式
现在对本发明作进一步详细的说明。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有的自抛光防污抗藻涂料多为侧链水解型，通过侧链水解形成亲水层，再经水体动态冲刷脱除，实现自抛光；因此，这种侧链水解型防污抗藻涂料的自抛光效果需要依赖于水体冲刷，用于静态水体时，难以实现自抛光，防污抗藻效果较差。
为解决现有的自抛光防污涂料用于静态水体时防污抗藻效果较差的问题，本发明提供一种自抛光防污抗藻涂料，按照重量分数计，该自抛光防污抗藻涂料包括如下组分：
此外，该自抛光防污抗藻涂料还可包括适量溶剂，用于将涂料调节至合适的粘度；溶剂可选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇单甲醚等常见溶剂中的至少一种；涂料还可根据被加工面的流平情况，增加流平剂；流平剂可选用BYK310、BYK354、BYK337等常见流平剂。
本发明提供的自抛光防污抗藻涂料，通过含降解结构的多元醇将可降解结构引入涂料的主链中，从而得到主链水解型防污抗藻涂料，使得该涂料用于浸泡于水体中的设备时，通过驱逐型抗藻剂驱逐大部分微生物，再通过低浓度灭杀型抗藻剂灭杀少量附着表面的微生物，再通过主链的慢速水解来实现涂层表面逐步脱落，使表面的微生物尸体、有机附着物、无机附着物等脱落，同时使新暴露出来的涂层表面始终保持有效浓度的驱逐型抗藻剂和灭杀型抗藻剂，因此涂层的脱落不需要水体冲刷即可实现，进而使得本发明提供的自抛光防污抗藻涂层不仅适用于动态水体中的设备，在用于静态水体中的设备时，也具有优异的自抛光和防污抗藻能力。
其中含降解结构的多元醇中，降解结构可以是任意的可生物降解结构；本发明优选含降解结构的多元醇为含水促降解结构的多元醇，从而使得制备的涂层具有水促降解能力，即制备的涂层在水体中浸泡时，通过与水接触来促进水解，以使涂层的水解速度与藻类的附着速度相匹配；具体的，本发明优选含降解结构的多元醇为聚己内酯多元醇，该聚己内酯多元醇可选用大赛璐PCL 308或PCL 410。
为提高涂层的防污抗藻性能，本发明优选交联剂包括有机金属化合物交联剂与异氰酸酯交联剂，其中有机金属化合物交联剂可以与体系中的-COOH反应进行交联，同时具有一定的抗藻能力；由于涂料体系的主体是丙烯酸树脂，进一步引入能够同时与-COOH以及-OH反应的异氰酸酯交联剂，以便于通过有机金属化合物交联剂和异氰酸酯交联剂的配合，在保证涂层交联度的同时，提高涂层的防污抗藻能力。
为兼顾涂层的交联度以及防污抗藻能力，本发明优选有机金属化合物交联剂与异氰酸酯交联剂的质量比为(1-3)：(4-8)，即，优选自抛光防污抗藻涂料包括如下组分：
本发明并进一步优选有机金属化合物交联剂选自乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮镁中的至少一种，优选异氰酸酯交联剂为L75或N3390。
此外，本发明加入的有机金属化合物交联剂，以交联剂的形式引入金属化合物，使得金属离子被牢固锁住，在通过金属离子来灭杀少量附着于表面的微生物，提高抗藻能力，实现持久抗藻的同时，还可避免将过多的金属离子引入水体造成污染。
为保证抗藻效果，本发明优选驱逐型抗藻剂选自辣椒素、单宁酸、苯甲酸钠中的至少一种。
本发明中的丙烯酸树脂可以为直接购买的可交联丙烯酸树脂；为保证涂层的综合性能，本发明优选丙烯酸树脂按照重量份数计，由以下组分经自由基聚合而成：
其中含羟基组分的加入可提高涂层的耐水性和透明度，丙烯酸的加入可提高涂层的耐水性和附着力，并提高金属离子结合的牢固度；通过在涂料中引入本发明提供的丙烯酸树脂有助于获得具有优异的透明度、耐水性、附着力以及抗藻能力的涂层。
为保证涂层的耐水性和透明度，本发明优选含羟基丙烯酸酯选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、己内酯改性丙烯酸酯中的至少一种。
其中己内酯改性丙烯酸酯可以为羟乙基己内酯丙烯酸酯，并优选己内酯改性丙烯酸酯选用大赛璐FA2D。
进一步的，本发明优选引发剂为AIBN、BPO中的至少一种。
通过本发明提供的防污抗藻涂料制备的涂层，通过生物毒性低的驱逐型抗藻剂，阻止大部分藻类附着，辅助用被牢固锁住的金属离子毒杀少量附着的藻类，并通过涂层的水促降解，涂层表面逐步部分脱落，使无机物和有机物等非生物脱落，达到自抛光的效果，通过以上多元化的防污抗藻方案，达到更有效的抗藻效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例做详细的说明。
在无特别说明的情况下，本发明各实施例以及对比例中的丙烯酸树脂选用表1中一种。
表1
| 丙烯酸树脂编号 | R01 | R02 | R03 | C01 | C02 |
| 甲基丙烯酸甲酯 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 丙烯酸丁酯 | 10 | 15 | 20 | 15 | 15 |
| 丙烯酸羟乙酯 | / | 10 | 20 | / | 10 |
| 丙烯酸羟丙酯 | 10 | 10 | / | / | 10 |
| FA2D | 5 | 5 | 15 | / | 5 |
| 丙烯酸 | 5 | 10 | 15 | 10 | / |
| BPO | 0.3 | 0.8 | 1.2 | 0.8 | 0.8 |
本发明实施例1-实施例5提供的自抛光防污抗藻涂料的组成如表2所示：
表2
| 材料名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| R01 | 100 | ||||
| R02 | 100 | 100 | 100 | ||
| R03 | 100 | ||||
| PCL 308 | 50 | 100 | 75 | ||
| PCL 410 | 100 | 60 | |||
| 乙酰丙酮铝 | 45 | 15 | 30 | ||
| 乙酰丙酮锌 | 15 | 15 | |||
| 乙酰丙酮镁 | 30 | ||||
| 交联剂L75 | 120 | 60 | 90 | 80 | 90 |
| 辣椒素 | 5 | 2 | 3 | ||
| 单宁酸 | 3 | 1 | |||
| 苯甲酸钠 | 1 | ||||
| 乙酸乙酯 | 336 | 243 | 340 | 273 | 298 |
对上述各实施例制备的涂层进行性能测试，测试结果见表3所示：
表3
本发明对比例1-对比例5提供的涂料的组成如表4所示：
表4
| 材料名称 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 |
| R01 | 100 | ||||
| R02 | 100 | ||||
| C01 | 100 | 100 | |||
| C02 | 100 | ||||
| PCL 308 | 150 | 75 | 75 | ||
| PCL 410 | 20 | 75 | |||
| 乙酰丙酮铝 | 30 | 30 | |||
| 乙酰丙酮锌 | 5 | 30 | |||
| 乙酰丙酮镁 | 60 | ||||
| 交联剂L75 | 30 | 120 | 80 | 80 | 80 |
| 辣椒素 | 10 | ||||
| 单宁酸 | 3 | ||||
| 苯甲酸钠 | 3 | ||||
| 乙酸乙酯 | 185 | 410 | 288 | 288 | 288 |
对上述对比例1-5制备的涂层进行性能测试，测试结果见表5所示：
表5
| 测试项目 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 |
| 透过率 | 91.3％ | 80.3％ | 83.6％ | 82.6％ | 88.6％ |
| 雾度 | 0.2％ | 12.5％ | 6.6％ | 8.1％ | 1.8％ |
| 铅笔硬度 | H | H | H | 2B | ＜6B |
| 百格附着力 | 5B | 5B | 4B | 4B | 0B |
| 水煮后雾度 | 0.2％ | 36.3％ | 8.6％ | 8.5％ | 66.5％ |
| 水煮后附着力 | 5B | 0B | 3B | 3B | 0B |
| 抗藻性能 | 5级 | 0级 | 5级 | 3级 | 5级 |
本发明对比例6-对比例10提供的涂料的组成如表6所示：
表6
| 材料名称 | 对比例6 | 对比例7 | 对比例8 | 对比例9 | 对比例10 |
| R02 | 100 | 100 | 100 | ||
| C01 | 100 | ||||
| C02 | 100 | ||||
| PCL 308 | 75 | 75 | 75 | 75 | |
| 1，6-己二醇 | 75 | ||||
| 乙酰丙酮铝 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
| 交联剂L75 | 90 | 120 | 90 | 90 | |
| 辣椒素 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 乙酸乙酯 | 298 | 298 | 298 | 298 | 298 |
对上述对比例6-12制备的涂层进行性能测试，测试结果见表7所示：
表7
| 测试项目 | 对比例6 | 对比例7 | 对比例8 | 对比例9 | 对比例10 |
| 透过率 | 92.8％ | 90.9％ | 83.2％ | 83.9％ | 87.8％ |
| 雾度 | 0.1％ | 0.9％ | 7.1％ | 6.4％ | 1.9％ |
| 铅笔硬度 | 3B | ＜6B | ＜6B | 2B | ＜6B |
| 百格附着力 | 4B | 2B | 0B | 4B | 0B |
| 水煮后雾度 | 2.5％ | 19.3％ | 35.4％ | 7.7％ | 39.1％ |
| 水煮后附着力 | 3B | 0B | 0B | 2B | 0B |
| 抗藻性能 | 3级 | 4级 | 5级 | 3级 | 4级 |
本发明各实施例以及对比例中涂层的测试按照如下方法或标准进行：
透过率：ASTM D1003；
雾度：ASTM D1003；
铅笔硬度：ASTM D3363，荷重200g；
百格附着力：ASTM D3359；
水煮测试：100℃水煮30min；
抗藻性能：GB T 24127-2009。
通过上述各实施例以及对比例的测试数据看出，本发明各实施例制备的涂层，透明度好，雾度低，硬度高，附着力好，耐水煮性能好，且抗藻性能好，尤其是具有较好的静态抗藻性能。
对比例1提供的涂料中，含降解结构的多元醇、交联剂添加量均较少，且未添加驱逐型抗藻剂，制备的涂层抗藻性能明显变差。
对比例2提供的涂料，含降解结构的多元醇、交联剂以及驱逐型抗藻剂的添加量均较多，制备的涂层透过率、雾度以及耐水煮性能均变差。
对比例3提供的涂料，丙烯酸树脂中未添加含羟基丙烯酸酯，且涂料中未添加驱逐型抗藻剂，制备的涂层透过率低，雾度高，耐水煮性能差，且抗藻性能差。
对比例4与对比例3相比，提供的涂料中增加了驱逐型抗藻剂，制备的涂层与对比例3相比，抗藻性能有所提升，但雾度有所增加，硬度降低。
对比例5提供的涂料，丙烯酸树脂中未添加丙烯酸，制备的涂层透过率低，雾度高，硬度低，耐水煮性能差，虽然涂料中添加有驱逐型抗藻剂，但抗藻性能仍然很差。
对比例6提供的涂料与实施例5相比，用1，6-己二醇替代了含降解结构的多元醇，与实施例5制备的涂层相比，本对比例制备的涂层硬度、附着力、抗藻性能都有下降，且涂层难以实现自抛光。
对比例7提供的涂料与实施例5相比，交联剂仅使用了异氰酸酯交联剂，与实施例5制备的涂层相比，本对比例制备的涂层交联密度不足，硬度、附着力严重下降，水煮后涂层脱落，抗藻性能下降。
对比例8提供的涂料与实施例5相比，交联剂仅使用了有机金属化合物交联剂，但120份的乙酰丙酮铝不能被溶解，因此仅加了30份乙酰丙酮铝，与实施例5制备的涂层相比，本对比例制备的涂层，多元醇未能有效固化，涂层未能表干，抗藻性能差，且水煮后涂层脱落。
对比例9提供的涂料与实施例5相比，丙烯酸树脂中未添加含羟基丙烯酸酯，与实施例5制备的涂层相比，本对比例制备的涂层雾度偏高，透明性下降，抗藻能力也下降。
对比例10提供的涂料与实施例5相比，丙烯酸树脂中未添加丙烯酸，与实施例5制备的涂层相比，本对比例制备的涂层交联密度不够，硬度太低，附着力极差，抗藻性能差。
从上述各对比例的测试数据看出，本发明通过涂料中各组分的协同作用，使得涂层具有透明度好，雾度低，硬度高，附着力好，耐水煮性能好，且抗藻性能好的优势，尤其是具有较好的静态抗藻性能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种自抛光防污抗藻涂料，其特征在于，按照重量份数计，包括如下组分：
丙烯酸树脂 100份；
含降解结构的多元醇 50-100份；
交联剂 75-165份；
驱逐型抗藻剂 1-5份；
所述交联剂包括有机金属化合物交联剂与异氰酸酯交联剂；
所述有机金属化合物交联剂与所述异氰酸酯交联剂的质量比为（1-3）：（4-8）；
所述有机金属化合物交联剂选自乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮镁中的至少一种；
所述丙烯酸树脂按照重量份数计，由以下组分经自由基聚合而成：
甲基丙烯酸甲酯 100份；
丙烯酸丁酯 10-20份；
含羟基丙烯酸酯 15-30份；
丙烯酸 5-15份；
引发剂 0.3-1.2份。
2.如权利要求1所述的自抛光防污抗藻涂料，其特征在于，所述含降解结构的多元醇为聚己内酯多元醇。
3.如权利要求1所述的自抛光防污抗藻涂料，其特征在于，所述驱逐型抗藻剂选自辣椒素、单宁酸、苯甲酸钠中的至少一种。
4.如权利要求1所述的自抛光防污抗藻涂料，其特征在于，所述含羟基丙烯酸酯选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、己内酯改性丙烯酸酯中的至少一种。
5.如权利要求4所述的自抛光防污抗藻涂料，其特征在于，所述己内酯改性丙烯酸酯为羟乙基己内酯丙烯酸酯。
6.如权利要求1所述的自抛光防污抗藻涂料，其特征在于，所述引发剂为AIBN、BPO中的至少一种。
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