CN116240728A - 水性仿生环保防污涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性仿生环保防污涂料及其制备方法和应用,包括以下重量份数的组分:水性聚氨酯分散体40~60份,硅丙树脂乳液10~20份,环保防污剂5~20份,水10~25份,加工助剂0~4.5份,其中,环保防污剂包括如下重量份的组分:丁烯酸内酯或其衍生物50~70份,水100~130份,乳化剂10~30份。本发明的水性仿生环保防污涂料可有效提高与尼龙表面的粘附效果,并且具有良好的防污效果,而且使用过程环保,以及能够很好应用于尼龙渔网中。

Description

水性仿生环保防污涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及海洋防污技术领域,具体涉及一种水性仿生环保防污涂料及其制备方法和应用。
背景技术
尼龙渔网是海洋水产养殖产业中经常需要用到的产品,经过防污涂料处理后尼龙渔网在防污损防生物附着性能上能够有很大的提升。网衣网箱类渔网材质大多都是尼龙材料,而尼龙渔网在渔业市场上占渔网总量80%左右,其具有韧性高、弹性好、耐腐蚀、耐油、耐水、耐磨、耐高温、耐候性等优点被广泛应用。随着现代海洋养殖的不断发展,防污渔网涂料逐渐被一些厂家所重视。
随着对海洋环境要求的提高,以及环保的需求,渔网防污涂料研究已转向水性化方向,研制出防污期长效、抗污性好、无VOC溶剂含量的无毒无铜不含重金属防污剂的水性防污涂料需求特别紧迫。丁烯酸内酯是一种从深海沉积物链霉菌菌株中提取分离出的天然生物活性产物,具有抗菌、驱除海洋附着生物的功能,与化学类防污剂相比属于无毒防污剂,是海洋生物自身产生的具有防污活性的次级代谢产物,其天然化合物能很快降解,且不危害生物的生命,有利于保持生态平衡。
专利公告号CN104356730B公开了一类丁烯酸内酯在制备抗海洋生物污损涂料中的应用。该发明的化合物具有抗海洋生物污损活性,能用于制备抗海洋生物污损涂料,如将其单独或组合渗入或扩散于成膜天然树脂,聚乙烯乙酸乙酯共聚物以及其它可水解,可溶或不溶性树脂等聚合物中,制成抗污损涂料,抗污损涂料能释放出足够量的有效成分至表面达到防污作用。该类物质极易溶于氯仿、乙酸乙酯、甲醇等有机溶剂,具有良好的亲油性,但却不易溶于水,并不利于水性防污涂料的方向发展。
专利公告号CN104356730B公开了一种侧链硅氧烷功能化聚氨酯涂料及其制备方法与应用,属于海洋防污材料技术领域。所述的侧链硅氧烷功能化聚氨酯涂料,由以下重量份数的各组分组成:侧链硅氧烷功能化聚氨酯树脂90~95份;防污剂5~10份;溶剂300~600份。其中,防污剂中包括了丁烯酸内酯的使用。然而,该技术方案中的溶剂也是使用甲苯等油性溶剂,溶剂本身具有毒性,而且也不利于水性防污涂料的方向发展。
随着对海洋环境要求的提高,防污剂的选择转向有机防污剂方向发展。渔网涂料用防污剂须满足以下要求:安全无毒,对养殖对象无影响毒害,对水域无污染;高效广谱,即对所有藻类和其他附着生物的抑制效果好;稳定长效,即要求渔网防污性能至少稳定保持1个海生物生长周期和养殖周期。因此,无毒无铜不含重金属防污剂的水性渔网防污涂料研发特别紧迫。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明的目的在于提供一种水性仿生环保防污涂料,可有效提高与尼龙表面的粘附效果,并且具有良好的防污效果,而且使用过程环保。
本发明的另一目的在于提供上述水性仿生环保防污涂料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述水性仿生环保防污涂料在尼龙渔网中的应用。
为了解决上述技术问题,本发明目的之一提供了一种水性仿生环保防污涂料,包括以下重量份数的组分:水性聚氨酯分散体40~60份,硅丙树脂乳液10~20份,环保防污剂5~20份,水10~25份,加工助剂0~4.5份,其中,环保防污剂包括如下重量份的组分:丁烯酸内酯或其衍生物50~70份,水100~130份,乳化剂10~30份。
水性分散体有水性聚氨酯分散体,水性丙烯酸分散体,水性环氧树脂分散体。本发明优选水性聚氨酯分散体,其是脂肪族水性聚酯聚氨酯分散体,采用的是互穿网络IPN聚合技术,以水为分散介质合成的水性聚氨酯分散体,具有常温快干的特点和自交联功能,硬度、柔韧性和附着力性能俱佳,能够在高韧性的尼龙材料上的紧密附着,与各种丙烯酸乳液共混相容性好。乳液包括醋酸乙烯酯乳液,苯丙乳液,纯丙乳液,硅丙树脂乳液。本发明优选硅丙树脂乳液,其是有机硅改性丙烯酸乳液,有机硅具有疏水、表面能低的特点,不易被淤泥和部分污损生物附着,其耐老化耐候性、耐盐雾性、耐酸碱性耐水性较佳,能够抵抗长期海水盐雾酸碱性环境腐蚀,丙烯酸树脂具有成膜性能优异,玻璃化转变温度低,较佳的柔韧性、较强的附着力和低成本等特点。
本发明通过筛选水性聚氨酯分散体和硅丙树脂乳液共混复配,相容性好,附着力,柔韧性佳,防污期效内漆膜状态稳定。硅丙树脂乳液和水性聚氨酯分散体复配混合后作为环保防污剂的载体,其分子链上含有许多极性基团,如羟基、羧基、氨基、酰胺基、羟甲基等具有高表面活性的官能基团,活性官能团在自交联成膜时形成体型结构的漆膜,丁烯酸内酯乳状液通过形成丁烯酸内酯小分子活性物粒子,充分混合填充稳定分布于体型结构中,活性物通过生物释放作用,阻断污损生物附着信号,对动植物污损生物起防附着作用。树脂载体和防污剂复配兼容性好,两者搭配可以实现防污剂持久释放,防污性能优异。其他如丙烯酸分散体柔韧性较差,环氧树脂分散体无法自交联,需加入固化剂交联固化。苯丙乳液耐候性较差,纯丙乳液附着力较差。醋酸乙烯乳液相容性,耐水性差。
作为优选方案,水性聚氨酯分散体和硅丙树脂乳液的重量份数的比例为1:(0.4~0.45)。硅丙乳液加入较少时,涂膜柔韧性较高,自干时间快,但耐候性较差。随着硅丙乳液混入比例增加,涂膜力学性能硬度耐候性逐渐提高,柔韧性有所下降,水性聚氨酯分散体和硅丙树脂乳液两者中,硅丙树脂乳液占比达到水性聚氨酯分散体的0.45以上时,水性仿生环保防污涂料在防污期内涂膜状态性能开始变差,同时干燥时间均有所延长,这是由于常温自干的水性聚氨酯分散体比例减少,提高了体系的最低成膜温度,表干实干时间增加。当水性聚氨酯分散体和硅丙乳液共混比例在1:(0.4~0.45)时,其附着力、柔韧性力学性能佳,干燥时间符合预期指标。
作为优选方案,水性聚氨酯分散体为水性芳香族聚酯聚氨酯分散体,硅丙树脂乳液为氟单体改性硅丙乳液。虽然水性芳香族聚酯聚氨酯分散体的漆膜硬度较高,耐候性较差,但是和赋予更高的耐酸碱、耐候性得到氟单体改性硅丙乳液复配后,制备出来的涂料硬度适中,具有更好的耐酸碱、耐候性,并且能够明显提高水性仿生环保防污涂料的防污期。本发明的环保防污剂是水包油体系,丁烯酸内酯或其衍生物、水、乳化剂三种原料按比例进行自乳化。环保防污剂含有丁烯酸内酯或其衍生物防污剂活性成分,只含碳氢氧元素,不含重金属,与水性防污涂料相容性好。其乳状液可以在常温稳定保持三个月,无分层析出现象,体系稳定。丁烯酸内酯的结构式为式1所示。
Figure BDA0004031751660000041
式1:丁烯酸内酯的结构式(n=1~6)
作为优选方案,环保防污剂中的乳化剂为脂肪酸乳化剂或烷基聚氧乙烯醚乳化剂中的至少一种。脂肪酸乳化剂包括甘油脂肪酸酯,聚甘油脂肪酸酯,多元醇酯脂肪酸,以聚甘油脂肪酸酯乳化剂作为待选方案;烷基聚氧乙烯醚乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚,壬基酚聚氧乙烯醚,辛基酚聚氧乙烯醚,以辛基酚聚氧乙烯醚乳化剂作为待选方案。
作为优选方案,环保防污剂包括丁烯酸内酯58~67份,水100~120份,乳化剂17~25份,此外,还包括乳化助剂0.2~0.5份,乳化助剂包括消泡剂0.1~0.5份和pH调节剂0.1~0.3份。
其中,消泡剂优选为有机硅消泡剂,有机硅消泡剂含有聚硅氧烷活性成分,可明显降低体系表面张力,具有消泡能力强,消泡快,抑制泡沫再产生,相容性好的特点。pH调节剂优选为有机胺类PH调节剂,有机胺类PH调节剂具有多功能特点,利用高碱性胺不易挥发的特点,能赋予乳液优异的PH稳定性,且气味低,具备助乳化功能,提高体系乳化能力,减少乳化剂用量。还可以稳定体系粘度,提升分散效果,减少体系分层的可能。
作为优选方案,环保防污剂25℃粘度为90~100mpa.s。在体系粘度一定的情况下,水性涂料体系的贮存稳定性通过调整粘度来实现。提高水性涂料粘度,同时提高乳液粒子的分散程度,可以提高长时间储存稳定性,减少沉淀分层。当体系粘度低于90mpa.s时,贮存稳定性时间只有60-90天左右。当粘度大于100mpa.s时,体系的组分则不利于分散均匀。因此,环保防污剂在25℃下的粘度控制在90~100mpa.s较为合适。
作为优选方案,环保防污剂的pH值为6~8。在pH值低于6时,体系过酸,乳液状态变差,有分层现象。当pH值大于8时,体系过碱,也出现了析出分层。这说明体系过酸或过碱都不利于丁烯酸内酯乳状液贮存,破坏了水油界面平衡,影响了乳化剂的乳化能力以及丁烯酸内酯在水相中的溶解能力。当pH值在6-8时,乳液稳定性良好,在常温保存90天,外观依旧无变化。
作为优选方案,加工助剂包括成膜助剂0.5~1份,润湿分散剂0.3~0.5份。其中,成膜助剂选自伊士曼TEXANOL酯醇十二,陶氏化学DALPAD D,邦高化学PPH成膜助剂中的一种,优选PPH作为成膜助剂,因其高沸点,低水溶性,具有独特的贮存稳定性、流平性及附着力,可以更优地改善水性涂料的成膜性能,提高在低温下成膜性,降低最低使用温度,综合成膜效率高。润湿分散剂优选Silok-8100改性有机硅氧烷润湿分散剂,有效降低表面张力,提高对基材的渗透性和润湿性,提高乳液粒子的分散性和丁烯酸内酯乳状液在体系中的相容性。
作为优选方案,水为去离子水。
为了解决上述技术问题,本发明目的之二提供了一种水性仿生环保防污涂料的制备方法,包括以下步骤:
S0:开启搅拌,依次投入水性聚氨酯分散体,硅丙树脂乳液和部分水,部分加工助剂,搅拌均匀,得到第一搅拌料;
S1:将环保防污剂加入第一搅拌料后,搅拌均匀后,得到第二搅拌料;
S2:加入剩下的加工助剂和水,搅拌均匀,制得水性仿生环保防污涂料。
为了解决上述技术问题,本发明目的之三提供了上述水性仿生环保防污涂料在制备尼龙渔网涂料中的应用。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明提供的水性仿生环保防污涂料以水性聚氨酯分散体、硅丙树脂乳液、环保防污剂作为原料,在调整各原料的比例在一定范围内,能够获得可通过界面键合作用有效提高与尼龙表面的粘附效果,能够和尼龙渔网柔性材料优异附着,柔韧性、附着力达到指标,且涂层耐候性在防污期效内无气泡、裂纹、脱落,并且具有良好的防污效果,而且生产和使用过程环保的水性仿生环保防污涂料;
(2)本发明选用的防污剂主要成分丁烯酸内酯或其衍生物,是来源于海洋污损生物的防污活性提取物,不含有机锡、DDT、氧化亚铜等重金属离子,只含碳氢氧元素,具有防污活性高、广谱性高,时效性强,可不断降解释放,达到长效防污。
(3)技术方案原料成本较低;
(4)本发明提供的一种水性仿生环保防污涂料的制备方法简单易行,且生产工艺简单、适合大批量生产。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件;所使用的原料、试剂等,如无特殊说明,均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
以下表1为本申请实施例和对比例中原料的来源:
表1-本申请实施例和对比例中原料的来源和型号
Figure BDA0004031751660000061
实施例1-13
一种水性仿生环保防污涂料,其组分和含量如表2所示,包括水性聚氨酯分散体、硅丙树脂乳液、环保防污剂、溶剂、加工助剂,其中,环保防污剂由丁烯酸内酯或其衍生物、溶剂1或溶剂2、乳化剂、乳化助剂(部分实施例选择性加入)构成。
上述水性仿生环保防污涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)依次投入水性聚氨酯分散体,硅丙树脂乳液和部分溶剂,部分消泡剂,开机500转/分钟,慢速搅拌均匀15分钟;
(2)在800转/分钟速度状态下加入成膜助剂,搅拌均匀10分钟;
(3)在800转/分钟速度状态下再边搅边缓慢加入环保防污剂,2min内加完,搅拌均匀10分钟;
(4)再依次加入剩余消泡剂,润湿分散剂,防冻剂,调整分散盘位置到底部,转速调至1500转/分钟速度高速分散30分钟;
(5)加入杀菌防霉剂,继续高速分散5分钟;
(6)降低转速至500转/分钟,将剩余去离子水和增稠剂混合兑稀均匀加入,在500转/分钟速度搅拌均匀5分钟,观察搅拌程度,直到无明显块状、结团颗粒,制得水性仿生环保防污涂料。
其中,步骤3中的环保防污剂通过以下步骤制得:称量好溶液重量,放置于水浴锅中,开启搅拌500转/分钟,调节至设定温度,恒温搅拌10分钟,达到设定温度,加入乳化剂,加入消泡剂,待气泡消完,缓慢匀速加入丁烯酸内酯,桨叶没入溶液中,尽可能没入到杯底,缓慢提速至转速控制在1500转/分钟,记录下乳化时间30min,加入PH调节剂,观察乳状液外观,直到分散均匀、无明显块状结团颗粒后停止搅拌,静置,待用。
上述的制备过程中,若该实施例没有相应的组分,则步骤中省略相应的添加部分。
尼龙渔网浸涂工艺方法:
试验渔网采用18股孔目大小为10mm的尼龙网衣。将渔网裁剪至合适尺寸,并进行空白称重、标号。根据渔网孔目大小为10mm,将水性渔网防污涂料用去离子水稀释至合适的粘度,因为粘度太高容易堵塞网孔,而粘度太低附着率低。再将渔网浸没在涂料中30min,取出后放置吹晾,实干后称量,得出浸涂的渔网平均附着率。通过调整涂层附着率的影响因素如涂料粘度,浸涂次数,浸涂时间等。控制渔网附着率在35%-40%,挂网试验选择海生物生长旺盛期6-10月的前一个月,污损严重的地点进行实海挂网实验:将涂好涂料的尼龙渔网固定在大小为300mm×300mm的间隔试验框架上进行连续12个月的浅海浸泡试验。测试时间:海生物生长旺季6-10月之前的一个月5月份开始测试。浸泡深度:2m。浸泡方向:垂直固定,表面同海水的潮流方向平行。
对比例1-6
对比例1
一种涂料,各步骤及各步骤中使用的试剂、工艺参数均与实施例1相同,不同的地方在于,水性聚氨酯分散体的用量为30kg。
对比例2
一种涂料,各步骤及各步骤中使用的试剂、工艺参数均与实施例1相同,不同的地方在于,水性聚氨酯分散体的用量为75kg。
对比例3
一种涂料,各步骤及各步骤中使用的试剂、工艺参数均与实施例1相同,不同的地方在于,硅丙树脂乳液的用量为35kg。
对比例4
一种涂料,各步骤及各步骤中使用的试剂、工艺参数均与实施例1相同,不同的地方在于,硅丙树脂乳液的用量为5kg。
对比例5
一种涂料,各步骤及各步骤中使用的试剂、工艺参数均与实施例1相同,不同的地方在于,环保防污剂中的丁烯酸内酯的用量为40kg。
对比例6
一种涂料,各步骤及各步骤中使用的试剂、工艺参数均与实施例1相同,不同的地方在于,环保防污剂的各个原料直接添加到水性仿生环保防污涂料中。
表2-实施例1-13中水性仿生环保防污涂料各组分及含量(kg)
Figure BDA0004031751660000081
Figure BDA0004031751660000091
PS:部分组分对应的含量数值前的数字表示表1中相应原料种类类型的选择情况,如实施例1中硅丙树脂乳液的用量是20kg,选用的是硅丙树脂乳液1。
表2-实施例中环保防污剂的各组分及含量(kg)
Figure BDA0004031751660000092
性能检测试验
1、pH值:采用FE-28ph计测量乳状液pH值,用蒸馏水清洗电极头,纸巾擦干,标准液校准后,将电极放入待测样品中,显示屏上显示样品pH值,待数值稳定后记下该pH值,测试三次结果取平均值,记录下数值。
2、粘度:根据GB/T 10247-2008中旋转粘度计法,采用NDJ-5S对乳状液粘度进行测定,将制备好的丁烯酸内酯乳状液置于玻璃瓶中恒温25℃30min,仪器参数设置:转子1#,转速12转,测样时间15s,单位mpa.s,待测样结果稳定,测试三次结果取平均值,记录下数值。
3、乳化稳定性:采用上层析出的丁烯酸内酯来评价乳状液的稳定性。将乳状液倒入带刻度的试管内,室温下静置2h,观察状态,再放入40℃恒温鼓风干燥箱内24h,加速观察分层情况,看是否有分层析出,计算乳化稳定性:乳化稳定性(%)=1-分层相丁烯酸内酯体积(mL)/乳化液体系中丁烯酸内酯总体积(mL)×100%。
4、水性涂料相容性:按照水性涂料和乳状液的重量份比例为10:1添加制备好的乳状液进水性涂料水性聚氨酯分散体后,通过高速搅拌(搅拌速度按照500rpm/min,搅拌时间10min)然后静置观察。
5、防污性能评价:当尼龙渔网上污损生物覆盖面积在1%~5%为好;5%~10%为稍好。当污损生物覆盖面积大于10%时则判定防污性失效,记录持续的实验时间。
5、涂料附着力性能评价:将涂有防污涂料并完全干燥的渔网来回对折20次,肉眼观察渔网:网线上涂层无脱落,无裂纹,则认为附着力为1级,涂膜轻微裂纹,无脱落,则认为附着力为2级,涂层少量脱落,则认为附着力为3级,涂层裂纹、脱落明显,则认为附着力为4级。
6、涂膜柔韧性:按照国标GB/T1731-93漆膜柔韧性测定,使用轴棒测定器检测。测试时将涂漆的马口铁板在不同直径的轴棒上弯曲,以弯曲后不引起漆膜产生网纹、裂纹、剥落等破坏现象的最小轴棒直径(mm)表示。
7、防污期内涂膜状态:观察实海挂网实验过程中的涂膜有无气泡、开裂、脱落、粉化等现象。
上述性能检测试验的结果如表3-4所示。
表3-环保防污剂的性能测试结果
检测项目 pH值 粘度25℃/(mpa.s) 乳化稳定性/% 水性涂料相容性
环保防污剂1 6.3 100 96 完全相容
环保防污剂2 5.8 96 92 完全相容
环保防污剂3 5.8 110 84 良好相容
环保防污剂4 7.8 90 98 完全相容
环保防污剂5 6.8 85 88 良好相容
表4-实施例1-13和对比例1-6的水性仿生环保防污涂料性能测试结果
Figure BDA0004031751660000101
Figure BDA0004031751660000111
由上述实施例1-13可知,本发明制备获得的水性仿生环保防污涂料整体性能相对良好,能够和尼龙渔网柔性材料良好的附着,柔韧性、附着力基本达到指标,且涂层的防污期能达到6个月以上,耐候性在防污期效内无气泡、脱落,并且具有良好的防污效果。其中,图1为尼龙渔网涂上实施例1的水性仿生环保防污涂料后未进行浸泡实验之前的照片,图2为图1的尼龙渔网经过浸泡实验之后的照片,8个月污损面积3%,图3为没有涂上水性仿生环保防污涂料的尼龙渔网经过浸泡实验后的照片,3个月内已经附上大量的污损生物。
由实施例3可以明显发现其防污性能较其他的实施例更好,防污期长达14个月,此时水性聚氨酯分散体和硅丙树脂乳液的重量份数的比例为1:0.43,水性聚氨酯分散体加多了柔韧性会比较好,对渔网的附着力较好,但是耐候性,耐海水酸碱性较差,这样漆膜长时间容易产生脱落,硅丙树脂乳液加入后可以改善这种情况,但是加多了存在成本较高,还有漆膜会变硬,柔韧性降低,同时和防污剂的兼容防污效果差点。
由实施例7可以看出,当环保防污剂的乳化剂包括脂肪酸乳化剂(聚甘油脂肪酸酯乳化剂),环保防污剂2的稳定性和相容性相对较高,而所制备出来的水性仿生环保防污涂料的防务性能也更好,达到10个月的防污期。更具体而言,由实施例5可以看出,当环保防污剂的乳化剂为复合乳化剂时,环保防污剂4的稳定性和相容性相较其他的要高,而所制备出来的水性仿生环保防污涂料的防务性能也更好,达到12个月的防污期。
由实施例8可以看出,当水性仿生环保防污涂料不添加成膜助剂和润湿分散剂时,在使用过程中,部分漆膜有气泡、脱落,附着力降低并导致防污期也缩短了。
由实施例9可以看出,当水性仿生环保防污涂料不添加增稠剂,虽然成品粘度低,但是涂料的附着效果上是没问题的,主要是由于增稠剂的目的主要是提高体系的粘度,若是粘度过低的话,渔网浸泡过后的附着率就会比较低,这样一来涂层厚度也比较薄,所含有的防污剂的量也比较少,虽然涂料的附着效果上没问题,但是会缩短使用的防污期。
由实施例12可以看出,环保防污剂可以采用其他的丁烯酸内酯衍生物作为原料,在涂料的附着效果上依旧具有良好的表现,但是丁烯酸内酯衍生物相较丁烯酸内酯更容易释放,导致其防污期缩短。而丁烯酸内酯的释放更加缓慢和稳定。
由实施例13和实施例1比较可以看出,当水性聚氨酯分散体为水性芳香族聚酯聚氨酯分散体,硅丙树脂乳液为氟单体改性硅丙乳液,能够明显提高水性仿生环保防污涂料的防污期。
由对比例1-5可以看出,水性仿生环保防污涂料的各组分比例都是有着相应的要求,水性聚氨酯分散体加多了涂膜的柔韧性会变好,对渔网的附着力也增强,但是耐候性,耐海水酸碱性较差,这样漆膜长时间容易产生脱落,而硅丙树脂乳液加入后可以改善这种情况,但是加多了涂膜会变硬,柔韧性降低,同时和防污剂的兼容性较差,防污期内涂膜状态缺陷多、防污期短,从而导致整体的防污效果不理想。因此相互之间存在一个平衡比例,才能得到可应用的水性仿生环保防污涂料。
由对比例6可以看出,配方中的环保防污剂的制备方法是有特殊要求的。当采用直接添加的形式,整个涂料的组分体系就不稳定,而乳化液也不能起到相应稳定体系的作用,使得丁烯酸内酯更容易在涂膜中自动释放,导致效果上防污期内涂膜状态的缺陷明显,而且防污期更短。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种水性仿生环保防污涂料,其特征在于,包括以下重量份数的组分:水性聚氨酯分散体40~60份,硅丙树脂乳液10~20份,环保防污剂5~20份,水10~25份,加工助剂0~4.5份;
其中,所述环保防污剂包括如下重量份的组分:丁烯酸内酯或其衍生物50~70份,水100~130份,乳化剂10~30份。
2.根据权利要求1所述的水性仿生环保防污涂料,其特征在于:
所述乳化剂为脂肪酸乳化剂或烷基聚氧乙烯醚乳化剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的水性仿生环保防污涂料,其特征在于:
所述环保防污剂包括丁烯酸内酯58~67份,水100~120份,乳化剂17~25份,此外,环保防污剂还包括乳化助剂0.2-0.5份,所述乳化助剂包括消泡剂0.1~0.5份和pH调节剂0.1~0.3份。
4.根据权利要求1所述的水性仿生环保防污涂料,其特征在于:
所述加工助剂包括成膜助剂0.5~1份,润湿分散剂0.3~0.5份。
5.根据权利要求1所述的水性仿生环保防污涂料,其特征在于,所述水为去离子水。
6.根据权利要求1所述的水性仿生环保防污涂料,其特征在于:
所述水性聚氨酯分散体和所述硅丙树脂乳液的重量份数的比例为1:(0.4~0.45)。
7.根据权利要求1所述的水性仿生环保防污涂料,其特征在于:
所述环保防污剂25℃粘度为90~100mpa.s。
8.根据权利要求1所述的水性仿生环保防污涂料,其特征在于,
所述水性聚氨酯分散体为水性芳香族聚酯聚氨酯分散体,所述硅丙树脂乳液为氟单体改性硅丙乳液。
9.一种如权利要求1~8中任一项所述的水性仿生环保防污涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S0:开启搅拌,依次投入水性聚氨酯分散体,硅丙树脂乳液和部分水,部分加工助剂,搅拌均匀,得到第一搅拌料;
S1:将环保防污剂加入所述第一搅拌料后,搅拌均匀后,得到第二搅拌料;
S2:加入剩下的部分加工助剂和部分水,搅拌均匀,制得水性仿生环保防污涂料。
10.一种如权利要求1~8中任一项所述的水性仿生环保防污涂料在制备尼龙渔网涂料中的应用。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070106008A1 (en) * 2003-12-25 2007-05-10 Sk Kaken Co., Ltd. Aqueos coating composition
JP2010077238A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Nippon Paint Co Ltd 水性防汚塗料組成物、防汚塗膜、船舶および水中構造物、ならびに防汚方法
US20100222452A1 (en) * 2007-10-09 2010-09-02 Taimeitech Co., Ltd. Antifouling coating
CN102533074A (zh) * 2010-12-20 2012-07-04 海洋化工研究院 水性渔网防污涂料及其制备方法
CN103320000A (zh) * 2013-06-17 2013-09-25 玖青涂料(上海)有限公司 水性双组份氟硅丙烯酸聚氨酯防腐涂料及其制备方法
CN104356730A (zh) * 2014-10-27 2015-02-18 中国科学院南海海洋研究所 一类丁烯酸内酯化合物在制备抗海洋生物污损涂料中的应用
CN105949398A (zh) * 2016-05-18 2016-09-21 巢湖市翔宇渔具有限公司 一种渔具用防污涂料
CN106700787A (zh) * 2015-11-12 2017-05-24 香港科技大学 一种基于自抛光聚合物/丁烯酸内酯及其衍生物的环境友好海洋防污涂料
CN107541117A (zh) * 2017-08-30 2018-01-05 深圳先进技术研究院 纳米渔网水性防污涂料及其制备方法和应用
US20210087411A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-25 Lanzhou Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Waterborne self-polishing antifouling paint and preparation method and application thereof
WO2021084066A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06 Akzo Nobel Coatings International B.V. Binder polymer obtainable by copolymerizing a monomer mixture comprising a vinyl monomer and a butenolide monomer
CN113150673A (zh) * 2021-03-31 2021-07-23 华南理工大学 一种侧链硅氧烷功能化聚氨酯涂料及其制备方法与应用
CN114085611A (zh) * 2021-12-23 2022-02-25 深圳市航天新材科技有限公司 一种环境友好型防污涂料及其制备方法
US20220295795A1 (en) * 2021-03-18 2022-09-22 The Hong Kong University Of Science And Technology Boc-butenolide, an antifouling compound that has potent ability to inhibit the settlement of marine invertebrate larvae

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070106008A1 (en) * 2003-12-25 2007-05-10 Sk Kaken Co., Ltd. Aqueos coating composition
US20100222452A1 (en) * 2007-10-09 2010-09-02 Taimeitech Co., Ltd. Antifouling coating
JP2010077238A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Nippon Paint Co Ltd 水性防汚塗料組成物、防汚塗膜、船舶および水中構造物、ならびに防汚方法
CN102533074A (zh) * 2010-12-20 2012-07-04 海洋化工研究院 水性渔网防污涂料及其制备方法
CN103320000A (zh) * 2013-06-17 2013-09-25 玖青涂料(上海)有限公司 水性双组份氟硅丙烯酸聚氨酯防腐涂料及其制备方法
CN104356730A (zh) * 2014-10-27 2015-02-18 中国科学院南海海洋研究所 一类丁烯酸内酯化合物在制备抗海洋生物污损涂料中的应用
CN106700787A (zh) * 2015-11-12 2017-05-24 香港科技大学 一种基于自抛光聚合物/丁烯酸内酯及其衍生物的环境友好海洋防污涂料
CN105949398A (zh) * 2016-05-18 2016-09-21 巢湖市翔宇渔具有限公司 一种渔具用防污涂料
CN107541117A (zh) * 2017-08-30 2018-01-05 深圳先进技术研究院 纳米渔网水性防污涂料及其制备方法和应用
US20210087411A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-25 Lanzhou Institute Of Chemical Physics, Chinese Academy Of Sciences Waterborne self-polishing antifouling paint and preparation method and application thereof
WO2021084066A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06 Akzo Nobel Coatings International B.V. Binder polymer obtainable by copolymerizing a monomer mixture comprising a vinyl monomer and a butenolide monomer
US20220295795A1 (en) * 2021-03-18 2022-09-22 The Hong Kong University Of Science And Technology Boc-butenolide, an antifouling compound that has potent ability to inhibit the settlement of marine invertebrate larvae
CN113150673A (zh) * 2021-03-31 2021-07-23 华南理工大学 一种侧链硅氧烷功能化聚氨酯涂料及其制备方法与应用
CN114085611A (zh) * 2021-12-23 2022-02-25 深圳市航天新材科技有限公司 一种环境友好型防污涂料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S DEVANNY等: "Corrosion resistance of epoxy primer, polyurethane, and silyl acrylate anti-fouling on carbon steel", 《MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING》, pages 1 - 7 *
李旭朝;肖玲;于雪艳;陈绍平;桂泰江;: "深水网箱用水性防污涂料的研制", 现代涂料与涂装, vol. 10, no. 09, pages 34 - 35 *
陈正涛;于雪艳;王申纲;肖玲;李旭朝;桂泰江;: "水性渔网防污涂料的制备与性能研究", 涂料工业, vol. 43, no. 03, pages 37 - 40 *

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