CN116273787A - 一种防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜，该薄膜自外向内包括抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层、阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层、高强度聚合物涂层和耐海水侵蚀、高粘附性聚合物胶黏剂涂层；本发明的防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜具有强度防海水侵蚀能力和防止微生物侵蚀能力，同时强的粘附能力，最特殊的利用解胶剂可以迅速剥离；该薄膜可以快速的贴覆与船体下部，并可以快速剥离更换。
Description
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜及其应用。
背景技术
薄膜是一种薄而软的透明薄片，用塑料、胶粘剂、橡胶或其他材料制成，薄膜科学上的解释为:由原子、分子或离子沉积在基片表面形成的二维材料，例:光学薄膜、复合薄膜、超导薄膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜、塑料薄膜等等，薄膜材料是指厚度介干单原子到几毫米间的薄金属或有机物层。
薄膜应有领域广泛，包括设备、机械、汽车、船舶等，而对于设备、机械、汽车或船舶等，与水的接触是其发生侵蚀的重要因素，因此为了防止侵蚀，通常采用薄膜用于隔开设备与水的接触。现有技术中的薄膜仅具有对于水的阻隔性能，然而发生侵蚀的不仅有水的因素，水中存在的各种微生物，对于设备的侵蚀也十分严重。因此，目前急需一种新型的薄膜，其具有优良的防水性能，高强度的抗拉伸性能，同时具有对微生物的防侵蚀性能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜及其应用，该薄膜具有强防海水能力和防止微生物侵蚀能力，同时具有强的粘附能力，且易于清除，实现对海洋设备的有效保护。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜，该薄膜自外向内包括抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层、阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层、高强度聚合物涂层和耐海水侵蚀、高粘附性聚合物胶黏剂涂层；
所述的抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层的原料组成以质量份数计包括80-100份聚丙烯、4-10份纳米TiO2、1-5份纳米Au、1-5份纳米VC；
所述的阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层的原料组成以质量份数计包括1-10份ɑ-Al2O3，1-10份ɑ-Si3N4和1-10份γ-Y2Si2O7；
所述的高强度聚合物涂层的原料组成以质量份数计包括80-100份聚氯乙烯，5-10份纳米碳酸钙，1-6份纳米三氧化二铝，2-5份氧化锌；
所述的高粘附性聚合物胶黏剂涂层的原料组成以质量份数计包括50-70份1,6-己二醇二丙烯酸酯、5-10份季戊四醇四3巯基丙酸酯、5-8份三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)和1-7份甲基纤维素粘合剂。
本发明还具有以下技术特征：
优选的，所述的抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层的厚度为5-10μm。
优选的，所述的阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层的厚度为1-3μm。
优选的，所述的高强度聚合物涂层的厚度为10-15μm。
优选的，所述的高粘附性聚合物胶黏剂涂层的厚度为50-100μm。
优选的，所述的聚丙烯的分子量范围为500-1000。
所述的聚氯乙烯的分子量范围为30000-50000。
本发明还保护一种如上所述的防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜在海洋设备防护方面的应用。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的纳米/聚合物涂层可以抗生物粘附、抗盐水腐蚀，可增加薄膜的耐腐蚀性，增大对微生物的接触面积，提升对微生物的防腐蚀性能，通过致密陶瓷的第二涂层,很好的阻隔水汽和空气，可增加薄膜的防水性,通过高挺度聚合物第三涂层，可增加膜的坚韧性，第四层为耐海水侵蚀、高粘附性聚合物胶黏剂涂层，该薄膜防腐效果好，不易出现损坏的状况；
本发明的薄膜的涂层中添加了聚合物，可以有效的提高薄膜的强度和抗拉伸强度，并在其中掺入了一定量的纳米粒子和陶瓷粉体，更有效的加强的抗拉伸强度和防渗能力，薄膜中还加入了粘性聚合物胶粘剂，极高的增强了涂层之间的粘结力度，使得涂层之间不易分离，更容易的贴敷到所需要的地方。
附图说明
图1为本发明的防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜结构图；
图2为实施例1～实施例4防海水侵蚀薄膜的紫外屏蔽效应和耐磨性能测试图谱；
图中各标号的含义为：1-耐海水侵蚀、高粘附性聚合物胶黏剂涂层，2-高强度聚合物涂层，3-阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层，4-抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体内容做进一步详细解释说明。
实施例1
将4g纳米TiO25nm，1g纳米Au5nm，1g纳米VC5nm，混合后与80mol聚丙烯搅拌均匀，采用等离子喷涂法，等离子焰的焰流速度为1200m/s，喷涂到基材上形成厚度为5μm的第一层抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层4薄膜；
将1gɑ-Al2O320nm，1gɑ-Si3N410nm和1gγ-Y2Si2O710nm的陶瓷粉体，氧气和乙炔送入喷枪中，点火后产生爆炸，将被喷涂粉末熔融后以900m/s的速度，随着爆燃气体一起射向被喷涂的第一层涂层，形成厚度为1μm的第二层阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层3；
将5g纳米碳酸钙20nm，1g纳米三氧化二铝40nm，2g氧化锌30nm，混合后与80mol聚氯乙烯搅拌均匀，采用电弧喷涂法，设备电压为30v，电流300A，通过金属丝产生的电弧作为热源将其熔融，再利用压缩空气穿过电弧和融化的液滴雾化，以500m/s喷向第二层涂层，形成厚度为10μm的第三层高强度聚合物涂层2；
将50mol1,6-己二醇二丙烯酸酯、5mol季戊四醇四3巯基丙酸酯、5mol三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)和1g甲基纤维素类粘合剂浆料混合到一起，通过10min的震荡均匀，使用喷壶枪喷涂在第三层涂层上，形成厚度为50μm的第四层耐海水侵蚀、高粘附性聚合物胶黏剂涂层1；
完全冷却之后在两侧敷上薄膜，将薄膜放在压膜机上面，间隙调为200微米，将薄膜进行压制成型。
实施例2
将10g纳米TiO25nm，5g纳米Au5nm，5g纳米VC5nm，混合后与100mol聚丙烯搅拌均匀，采用等离子喷涂法，等离子焰的焰流速度为1200m/s，喷涂到基材上形成厚度为10μm的第一层抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层4薄膜；
将10gɑ-Al2O320nm，10gɑ-Si3N410nm和10gγ-Y2Si2O710nm的陶瓷粉体，氧气和乙炔送入喷枪中，点火后产生爆炸，将被喷涂粉末熔融后以900m/s的速度，随着爆燃气体一起射向被喷涂的第一层涂层，形成形成厚度为3μm的第二层阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层3；
将10g纳米碳酸钙20nm，6g纳米三氧化二铝40nm，5g氧化锌30nm，混合后与100mol聚氯乙烯搅拌均匀，采用电弧喷涂法，设备电压为30v，电流300A，通过金属丝产生的电弧作为热源将其熔融，再利用压缩空气穿过电弧和融化的液滴雾化，以500m/s喷向第二层涂层，形成厚度为15μm的第三层高强度聚合物涂层2；
将70mol1,6-己二醇二丙烯酸酯、10mol季戊四醇四3巯基丙酸酯、8mol三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)和7g甲基纤维素类粘合剂浆料混合到一起，通过10min的震荡均匀，使用喷壶枪喷涂在第三层涂层上，形成厚度为100μm的第四层耐海水侵蚀、高粘附性聚合物胶黏剂涂层1；
完全冷却之后在两侧敷上薄膜，将薄膜放在压膜机上面，间隙调为200微米，将薄膜进行压制成型。
实施例3
将5g纳米TiO25nm，3g纳米Au5nm，4g纳米VC5nm，混合后与90mol聚丙烯搅拌均匀，采用等离子喷涂法，等离子焰的焰流速度为1200m/s，喷涂到基材上形成厚度为8μm的第一层抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层4薄膜；
将6gɑ-Al2O320nm，4gɑ-Si3N410nm和5gγ-Y2Si2O710nm的陶瓷粉体，氧气和乙炔送入喷枪中，点火后产生爆炸，气体爆炸速度在2800m/s，将被喷涂粉末熔融后以900m/s的速度，随着爆燃气体一起射向被喷涂的第一层涂层，形成厚度为2μm的第二层阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层3；
将7g纳米碳酸钙20nm，4g纳米三氧化二铝40nm，3g氧化锌30nm，混合后与90mol聚氯乙烯搅拌均匀，采用电弧喷涂法，设备电压为30v，电流300A，通过金属丝产生的电弧作为热源将其熔融，再利用压缩空气穿过电弧和融化的液滴雾化，以500m/s喷向第二层涂层，形成厚度为12μm的第三层高强度聚合物涂层2；
将60mol1,6-己二醇二丙烯酸酯、8mol季戊四醇四3巯基丙酸酯、6mol三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)和5g甲基纤维素类粘合剂浆料混合到一起，通过10min的震荡均匀，使用喷壶枪喷涂在第三层涂层上，形成厚度为80μm的第四层耐海水侵蚀、高粘附性聚合物胶黏剂涂层1；
完全冷却之后在两侧敷上薄膜，将薄膜放在压膜机上面，间隙调为200微米，将薄膜进行压制成型。
实施例4
将7g纳米TiO210nm，3g纳米Au7nm，4g纳米VC8nm，混合后与90mol聚丙烯搅拌均匀，采用等离子喷涂法，等离子焰的焰流速度为1200m/s，喷涂到基材上形成厚度为7μm的第一层抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层4薄膜；
将4gɑ-Al2O320nm，6gɑ-Si3N410nm和8gγ-Y2Si2O710nm的陶瓷粉体，氧气和乙炔送入喷枪中，点火后产生爆炸，＝气体爆炸速度在2800m/s，将被喷涂粉末熔融后以900m/s的速度，随着爆燃气体一起射向被喷涂的第一层涂层，形成厚度为2μm的第二层阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层3；
将8g纳米碳酸钙20nm，3g纳米三氧化二铝40nm，4g氧化锌30nm，混合后与95mol聚氯乙烯搅拌均匀，采用电弧喷涂法，设备电压为30v，电流300A，通过金属丝产生的电弧作为热源将其熔融，再利用压缩空气穿过电弧和融化的液滴雾化，以500m/s喷向第二层涂层，形成厚度为14μm的第三层高强度聚合物涂层2；
将65mol1,6-己二醇二丙烯酸酯、9mol季戊四醇四3巯基丙酸酯、8mol三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)和7g甲基纤维素类粘合剂浆料混合到一起，通过10min的震荡均匀，使用喷壶枪喷涂在第三层涂层上，形成厚度为75μm的第四层耐海水侵蚀、高粘附性聚合物胶黏剂涂层1；
完全冷却之后在两侧敷上薄膜，将薄膜放在压膜机上面，间隙调为200微米，将薄膜进行压制成型。
下表是实施例1-实施例4制备的薄膜的各项性能参数：
| 检测项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 抗渗压力(MPa) | 1.8 | 2.5 | 3.0 | 2.7 |
| 耐腐蚀时间 | ≥5年 | ≥5年 | ≥5年 | ≥5年 |
| 拉伸强度 | 3.5GPa | 4.24GPa | 6.0GPa | 5.31GPa |
| 防腐蚀等级 | WF2 | WF2 | WF2 | WF2 |
| 3年抗菌率(％) | >99.6 | >99.8 | >99.9 | >99.7 |
| 渗透压力比(28d)，％ | 510 | 550 | 560 | 520 |
该薄膜可以防止常规情况下的海水渗透，并且具有一定的抗拉伸强度，可以保证不会损坏，可以长时间贴敷在主体材料外，而且防腐蚀和抗菌率都很好，可以防护海水的侵蚀，主体材料外敷薄膜不仅具有防腐能力(不低于WF2)以及抑菌抗菌性能(不低于99.6％)，而且还具有很强的粘结能力不易脱落。
图2为实施例1～实施例4防海水侵蚀薄膜的紫外屏蔽效应和耐磨性能测试图谱；从图2可以看出本发明实施例1～实施例4防海水侵蚀薄膜具有优异的紫外屏蔽作用，且耐磨性能好。
Claims (8)
1.一种防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜，其特征在于，该薄膜自外向内包括抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层(4)、阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层(3)、高强度聚合物涂层(2)和耐海水侵蚀、高粘附性聚合物胶黏剂涂层(1)；
所述的抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层(4)的原料组成以质量份数计包括80-100份聚丙烯、4-10份纳米TiO2、1-5份纳米Au、1-5份纳米VC；
所述的阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层(3)的原料组成以质量份数计包括1-10份ɑ-Al2O3，1-10份ɑ-Si3N4和1-10份γ-Y2Si2O7；
所述的高强度聚合物涂层(2)的原料组成以质量份数计包括80-100份聚氯乙烯，5-10份纳米碳酸钙，1-6份纳米三氧化二铝，2-5份氧化锌；
所述的高粘附性聚合物胶黏剂涂层(1)的原料组成以质量份数计包括50-70份1,6-己二醇二丙烯酸酯、5-10份季戊四醇四3巯基丙酸酯、5-8份三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)和1-7份甲基纤维素粘合剂。
2.如权利要求1所述的防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜，其特征在于，所述的抗生物粘附、抗盐水腐蚀的纳米/聚合物涂层(4)的厚度为5-10μm。
3.如权利要求1所述的防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜，其特征在于，所述的阻隔水汽和空气的致密陶瓷涂层(3)的厚度为1-3μm。
4.如权利要求1所述的防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜，其特征在于，所述的高强度聚合物涂层(2)的厚度为10-15μm。
5.如权利要求1所述的防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜，其特征在于，所述的耐海水侵蚀、高粘附性聚合物胶黏剂涂层(1)的厚度为50-100μm。
6.如权利要求1所述的防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜，其特征在于，所述的聚丙烯的分子量范围为500-1000。
7.如权利要求1所述的防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜，其特征在于，所述的聚氯乙烯的分子量范围为30000-50000。
8.一种如权利要求1至7中任一项所述的防海水和微生物侵蚀的可贴敷薄膜在海洋设备防护方面的应用。
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