CN116324037A - 海洋涂料制剂 - Google Patents
海洋涂料制剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116324037A CN116324037A CN202180069188.3A CN202180069188A CN116324037A CN 116324037 A CN116324037 A CN 116324037A CN 202180069188 A CN202180069188 A CN 202180069188A CN 116324037 A CN116324037 A CN 116324037A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- coating
- formulation
- active material
- fouling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 title description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 92
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 82
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 69
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 53
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 53
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims abstract description 53
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000003139 biocide Substances 0.000 claims description 50
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 31
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 26
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 25
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000002519 antifouling agent Substances 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 8
- 238000007373 indentation Methods 0.000 claims description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000680 Aluminized steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 4
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000611 Zinc aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- HXFVOUUOTHJFPX-UHFFFAOYSA-N alumane;zinc Chemical compound [AlH3].[Zn] HXFVOUUOTHJFPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000007942 carboxylates Chemical group 0.000 claims description 4
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 claims description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 4
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 4
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims description 4
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 4
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 claims description 4
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 2
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M Carbamate Chemical compound NC([O-])=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims 1
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 abstract description 6
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000005871 repellent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002940 repellent Effects 0.000 abstract description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 18
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 9
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 9
- 241000227653 Lycopersicon Species 0.000 description 7
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 7
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 7
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 7
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 4
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 4
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 4
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 3
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 3
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 3
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- REDSKZBUUUQMSK-UHFFFAOYSA-N tributyltin Chemical compound CCCC[Sn](CCCC)CCCC.CCCC[Sn](CCCC)CCCC REDSKZBUUUQMSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000238586 Cirripedia Species 0.000 description 2
- 206010059866 Drug resistance Diseases 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 241000131858 Siboglinidae Species 0.000 description 2
- FPIPGXGPPPQFEQ-OVSJKPMPSA-N all-trans-retinol Chemical compound OC\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C1=C(C)CCCC1(C)C FPIPGXGPPPQFEQ-OVSJKPMPSA-N 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000000306 component Substances 0.000 description 2
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 2
- QHNCWVQDOPICKC-UHFFFAOYSA-N copper;1-hydroxypyridine-2-thione Chemical compound [Cu].ON1C=CC=CC1=S.ON1C=CC=CC1=S QHNCWVQDOPICKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 101150038105 pr gene Proteins 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 229940043810 zinc pyrithione Drugs 0.000 description 2
- PICXIOQBANWBIZ-UHFFFAOYSA-N zinc;1-oxidopyridine-2-thione Chemical compound [Zn+2].[O-]N1C=CC=CC1=S.[O-]N1C=CC=CC1=S PICXIOQBANWBIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PORQOHRXAJJKGK-UHFFFAOYSA-N 4,5-dichloro-2-n-octyl-3(2H)-isothiazolone Chemical compound CCCCCCCCN1SC(Cl)=C(Cl)C1=O PORQOHRXAJJKGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000206761 Bacillariophyta Species 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- 241000238585 Thoracica Species 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 239000011717 all-trans-retinol Substances 0.000 description 1
- 235000019169 all-trans-retinol Nutrition 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 description 1
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001845 chromium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920000891 common polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BQVVSSAWECGTRN-UHFFFAOYSA-L copper;dithiocyanate Chemical compound [Cu+2].[S-]C#N.[S-]C#N BQVVSSAWECGTRN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000007590 electrostatic spraying Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 150000002604 lanthanum compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000004476 plant protection product Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000009290 primary effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 239000013501 sustainable material Substances 0.000 description 1
- 239000013008 thixotropic agent Substances 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 231100000041 toxicology testing Toxicity 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1656—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1606—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the anti-fouling agent
- C09D5/1612—Non-macromolecular compounds
- C09D5/1618—Non-macromolecular compounds inorganic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B17/00—Methods preventing fouling
- B08B17/02—Preventing deposition of fouling or of dust
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
- C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/08—Anti-corrosive paints
- C09D5/082—Anti-corrosive paints characterised by the anti-corrosive pigment
- C09D5/084—Inorganic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1681—Antifouling coatings characterised by surface structure, e.g. for roughness effect giving superhydrophobic coatings or Lotus effect
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
- C09D5/1687—Use of special additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/66—Additives characterised by particle size
- C09D7/69—Particle size larger than 1000 nm
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
- C23F11/08—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
- C23F11/18—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using inorganic inhibitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
- C08K2003/222—Magnesia, i.e. magnesium oxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
一种制剂，用于海上基础设施或船舶抑制结垢及腐蚀的一涂层，包括：(a)一纳米活性材料；(b)一聚合物粘合剂；(c)多种添加剂，包括多种颜料、多种增效防污剂、多种增效防腐材料、多种溶剂、多种聚合活化剂、多种粘度调节剂及填料，其中所述纳米活性材料、所述粘合剂及所述多种添加剂为所述涂层提供了所述涂层施用所需的最理想的防污、防腐蚀性能、附着力及强度。
Description
技术领域
本发明广泛地涉及海洋涂料的制剂及/或组合物。本发明是对纳米活性氧化镁(MgO)粉末在涂料中的用途的先前应用的延伸，通过扩展所述教导以考虑最适合静态海上基础设施及船舶的应用的制剂。
背景技术
为了本发明的目的，海洋污垢是一过程，所述过程开始于由微生物(如硅藻)作为主要定殖者而产生生物膜，随后是微生物或大型生物(如藻类或杂草)作为次要定殖者，然后是通过其从幼虫到成虫的生命周期的大型生物(如藤壶及管虫)的三级定殖者。海洋腐蚀是指基材(通常是金属)被水腐蚀的情况，这种腐蚀可能源于后期的污垢或外部冲击。
抑制基材污垢生长的海洋涂料作为防污漆的开发具有悠久的历史，这与抑制基材腐蚀的需要相互关联。基材可能是固定的基础设施或船体，通常是钢或铝，包括暴露在海浪中的表面。
典型的海洋涂料通常由作为油漆粘合剂的聚合物、干燥后形成涂料基体的基础材料的挥发性溶剂、控制污垢生长的防污杀生物剂、触变剂等多种助剂组成、颜料、粘度调节剂及防腐添加剂，根据应用进行混合。对于船舶，聚合物及添加剂旨在产生对船体、硬涂层或水界面处各种类型的软烧蚀涂层的粘附力。涂料制剂可以分层应用，以管理船体粘附及腐蚀以及表面污垢的不同要求。层制剂还设计成用于处理使用过程中可能发生的影响，以最大限度地减少最不期望的后果。已经开发出专门的表面涂层，称为超疏水性(super-hydrophobic)，其主张可以抑制生长并减少摩擦。重新涂覆船舶及基础设施的复杂性及成本非常高，因此持续需要改进涂料制剂以增加重新涂覆的时间。
使用三丁基锡(tributyl tin)作为杀生物剂非常有效，但其广泛使用对海洋生物有毒害作用，2001年被国际海事组织在“控制船舶有害防污系统国际公约(InternationalConvention on the Control of Harmful Antifouling Systems on Ships)”中禁止使用。在欧洲，欧盟第528/2012号法规，即生物杀灭剂产品法规(Biocide ProductRegulation，BPR)，授权数量有限的生物杀灭剂，即三种铜衍生物(铜、硫氰酸铜及氧化二铜)及五种增强型生物杀灭剂(DCOIT、Zineb、吡啶硫酮铜(copper pyrithione)、吡啶硫酮锌(zinc pyrithione)及曲洛吡利(Tralopyril))。
增强杀生物剂用于限制铜的量，并且通常针对限制初级及次级定殖者的生长，而毒性更强的铜优先用于限制三级定殖者的生长。值得注意的是，铜化合物是对所有定殖者都有效的杀生物剂，使用增效杀生物剂来限制铜的整体使用。还开发了有机增效杀生物剂。某些铜材料不能应用于铝船体，因为它们会引起腐蚀，因此铝船体的保护需要一层底漆来防止这种腐蚀，并且铝船体防污漆的应用通常使用具有低流动性的替代铜相容化合物来限制腐蚀。
越来越多的证据表示出，铜材料作为毒素正在造成环境破坏。有关定殖者对铜的抵抗力不断增强的报导加剧了这种担忧。此外，从事去除及施用有毒材料的工人的健康风险是一个额外的负担。需要减少船舶涂料中有毒材料的使用。
减少铜含量的必要性在三丁基锡(tributyltin)时代末期的文献中得到认可，其中专家认识到铜的广泛使用将开始危害海洋。最近抗药性的增长是所有生态系统对杀生物剂反应的结果。增效杀生物剂的开发改善了抗药性的发展，但抗药性将继续增加。情况是，铜化合物是唯一对三级定殖者(如藤壶及管虫)具有足够杀灭生物能力的有毒物质，因此在成本效益高的无毒物质可用于抑制其生长之前，禁止此类物质的拟议法规还为时过早。
三级定殖者的锚定机制(anchoring mechanisms)意味着它们深入涂层的渗透受到涂层深处铜化合物的体积浓度所抑制，其中所述涂层以前未在表面附近浸出以对抗初级及次级定殖者。杀死初级及次级定殖者的铜杀生物剂的释放速率使得涂层的长期有效性受到毒素消耗的限制。通常，杀生物剂从涂层形成的多孔表面结构中释放出来，或者通过涂层的烧蚀而更新。烧蚀涂层现在很常见，并且需要在1-3年的时间范围内重新涂覆，具体取决于数个条件。
可以根据距水/涂层界面的距离的涂层的“近”及“远”响应来表征防污涂层的开发。在靠近表面的区域，随着时间的推移在烧蚀涂层中发生变化，毒素通过溶解在通过缺陷及孔渗入涂层的水中而从制剂中浸出。许多增强杀生物剂被选择为对初级及次级定殖者具有抑制作用。它们及铜杀生物剂通过它们的杀菌作用来杀死它们，这些表面毒素被耗尽并开始定殖只是时间问题。第三代定殖者的幼虫聚集在这个表面上及附近，它们将卷须深入到涂层中以获得牵引力(traction)。铜在涂层深处的作用抑制了它们的生长，但附着最终会成功，成年三级定殖者生长只是时间问题。由于烧蚀或累积污垢，始终需要进行例行维护以更换涂层。
关于防腐蚀涂层，铬化合物被用在钢及铝上。与锡及铜化合物一样，铬是有毒的，且同样对环境破坏及劳动力健康具有担忧。需要开发无毒的防腐涂料。在涂层中使用镧化合物代替铬已成为一种潜在的钢船体防腐解决方案，涂层中的镧会沉积在腐蚀表面上，以降低盐的腐蚀速率。此处假定使用了金属的电流保护(galvanic protection)。
另一种方法是开发足够疏水的海洋涂层，使得初始生物膜的锚定及定殖者的附着足够弱，使得它们以最小的湍流(turbulence)脱落，理想情况下是在重力作用下。这种理想的疏水涂层将具有使水在船上的阻力最小化并且燃料消耗将减少的固有特性。所述概念已被描述，例如Sunder等人在US2014/0208978“超级疏水涂层(Super HydrophobicCoating)”中，并且可以应用于在水中具有超过约140°的高接触角的涂层。基于流体力学，理想的船舶超疏水涂层还应具有特有的表面粗糙度，以在表面附近引起湍流以减少阻力。已经针对这些结构提出了纳米材料，例如锰、锌、镁及硅的氧化物，并且粗糙度的长度尺度优选在1-2微米尺度上。尽管人们对疏水及超疏水结构感兴趣，但它们的耐用性及制定优选表面粗糙度的方法一直是其商业开发的障碍。需要一种超疏水性海洋涂料制剂来最大限度地减少阻力。对于一般应用，此类涂层必须纳入减少污垢及腐蚀的策略。
在整个说明书中对现有技术的任何讨论都不应被视为承认这样的现有技术是众所周知的或形成本领域公知常识的一部分。
发明内容
所欲解决的问题
要解决的第一个主要问题是开发一种无毒材料，可以将其掺入涂料制剂中以抑制三级定殖者的生长。
所述制剂可用于完全或基本上替代有毒的铜材料，并且应该优选能够直接应用于铝基材(某些形式的铜不能施用于其上)。
要解决的第二个主要问题是开发一种无毒材料，当直接施用于钢及铝结构时，所述材料可以掺入涂料制剂中以抑制腐蚀(及结垢)。
所欲解决的其他问题是用抑制初级及次级定殖者生长的材料配制涂层。这可能包括以下材料的组合：-
(a)含有经批准的增效杀生物剂的数个制剂，或者最好是新的无毒增效防污剂，其可抑制静态基础设施或船只上初级及次级定殖者的生长；
(b)含有已知增强防腐材料的数个制剂，例如有助于抑制腐蚀的镧系元素；
(c)含有多种聚合物材料及多种添加剂的数个制剂，其可制成适用于船舶的烧蚀涂层；及或
(d)含有多种聚合物材料及多种添加剂的数个制剂，其可制成具有超疏水表面的涂层，并且优选用于表面具有粗糙度以减少阻力的船舶。
此类解决方案的主要优势是生产制剂，通过用可持续材料替代关键成分，消除或最大限度地减少静态基础设施及船舶海洋涂料中有毒材料的使用。
这种常用的方法使用许多工业过程已经使用有毒的杀生物剂来杀死微生物及大型生物体，这些微生物及大型生物体是病原体，或者不利于所述过程(例如本应用中的海上服务及海上运输)的效率。这种方法现在被理解为受目标生物体对杀生物剂的抗性发展的时间限制。因此，任何特定的杀生物剂都具有短暂的影响，并且新杀生物剂的发现正在放缓，因此这种模式是不可持续的。本发明公开的方法的基础是改变生物群落，从而阻止相关生物在适用环境中定居。在这种情况下，感兴趣的生物群落是在暴露于海水的表面上生长的生物群落，这是上述复杂的定殖过程。
在此描述的本发明可以解决或改善至少一个上述应用或优点。
解决问题的方法
本发明的第一方面可涉及一种制剂，用于应用在海事基础设施或船舶上以抑制结垢及腐蚀的一涂层，所述制剂包含：(a)一纳米活性材料；(b)一聚合物粘合剂；(c)多种添加剂，包括多种颜料、多种增效防污剂、多种增效防腐材料、多种溶剂、多种聚合活化剂、多种粘度调节剂及填料，其中所述纳米活性材料、所述粘合剂及所述多种添加剂为所述涂层提供了所述涂层应用所需的最理想的防污、防腐蚀性能、附着力及强度。
优选地，根据涂料应用，所述纳米活性材料占固化涂料重量的至少10重量％及30-75％。
优选地，所述纳米活性材料是一粉末材料，具有通常在1-300微米范围内的一平均粒度，所述粉末材料具有足够的多孔性，且具有与具有尺寸小于100nm的纳米颗粒相当或超过的一高体积表面积。
更优选地，所述纳米活性材料是一粉末材料，具有通常在4-10微米范围内的一平均粒度，所述粉末材料具有足够的多孔性，且具有与具有尺寸小于100nm的纳米颗粒相当或超过的一高体积表面积。
优选地，所述纳米活性物质包括化学成分为AgO、ZnO、CuO、Cu2O、MgO、SiO2、Al2O3、Mn3O4及其组合的纳米活性粉体。优选地，这些材料的化学纯度为80％或更高；更优选地，这些材料的化学纯度大于95％。
优选地，粘合剂取自范围广泛的聚合物材料，包括丙烯酸、饱及或不饱及聚酯、醇酸树脂、聚氨酯或聚醚、聚乙烯基、纤维素、硅基聚合物、它们的共聚物，并且含有活性基团例如例如环氧基、羧酸、羟基、异氰酸酯、酰胺、氨基甲酸酯、胺基及羧酸酯基等、包括其数个混合物的其他物。优选地，使用了成膜聚合物的数个组合。优选地，所述材料包括热固性聚合物、需要引发剂、促进剂的聚合物或通过溶剂挥发固化的聚合物。优选地，所述粘合剂及所述多种添加剂的选择被确定以提供一涂层，在与所述纳米活性材料结合时，所述涂层粘附于所述基材上，硬度(hard)、可烧蚀(ablative)、疏水性(hydrophobic)或超疏水性(superhydrophobic)则根据应用要求而定。
优选地，所述数个应用包括一内涂层或底漆，用于在适当制备的各种成分的钢、铝、铝合金、锌-铝合金、复合铝及镀铝钢上涂覆，其中所述数个基材包含超过一种金属或金属合金，其中所述基材是组装在一起的两个或多个金属基材的一组合，例如热浸镀锌钢与铝基材组装；其中所述涂层的附着力是选择所述粘合剂及所述数个添加剂的一重要考虑因素，腐蚀抑制作用且同时保持污垢抑制作用是选择所述纳米活性材料的一重要考虑因素。
优选地，在所述应用中，通过添加增效防腐材料来增强腐蚀性能，例如镧系材料，其中所述数个材料包括所述增强防腐材料与所述纳米活性材料及所述粘合剂的结合，所述数个材料被确定以一速率来释放所述数个防腐材料，以抑制及修复所述基材的任何腐蚀。
优选地，所述数个应用包括一外涂层、具有数个生物污垢特性的所述纳米活性材料的一选择、以及被选择以抑制一级、二级及三级污染物的生长的增强防污剂，其中污垢抑制作用在所述外涂层中是一重要考虑因素。
优选地，所述增效防污剂是杀生物剂，且其作用是用于通过将所述防污剂以一释放速率释放到水中来抑制一次及二次污垢，所述释放速率由所述防污剂及所述涂层的其他成分的溶解、或涂层的烧蚀所决定，以及所述纳米活性材料用于抑制所述涂层内的三级污垢。
优选地，所述增效防污剂结合在所述纳米活性材料内。
优选地，所述增效防污剂为一第二纳米活性材料。
优选地，用于涂覆一船舶的一疏水性或超疏水性涂层，其中在所述船舶中，所述纳米活性材料或其他数个添加剂自发地产生数个凹痕，或者所述数个凹压痕在施用期间或之后被印刻，其中所述数个凹痕减少了所述船舶容器的流体动力阻力，并且所述防污纳米活性材料及所述增效材料在所述船舶静止时抑制结垢。
优选地，当所述涂层被摩擦磨损时所述数个凹痕再生。
本文所述的本发明的核心成分是Sceats及Hodgson在“用于控制释放活性氧物质的粉末制剂(Powder Formulations for Controlled Release of Reactive OxygenSpecies)”(W02016/112425)(通过引用并入本文)及其中的参考文献中描述的纳米活性MgO粉末，其中描述了通过快速煅烧(flash calcination)制造粉末的方法。在所述发明中，粉末制剂的生物活性与活性氧物质(Reactive Oxygen Species，ROS)的产生相关，当MgO的应变晶格(strained lattice)被水水合时产生活性氧物质。Andreadelli等人“氧化镁及氢氧化镁微粒叶面处理对番茄PR基因表达及叶片微生物组的影响(Effects of magnesiumoxide and magnesium hydroxide microparticle foliar treatment on tomato PRgene expression and leaf microbiome)”开展了并报导了后续工作，用于农业应用，证明了纳米活性MgO粉末不是杀生物剂，但会改变植物或动物表面的生物群落，使其成为好氧(aerobic)的属(genera)，通常由可耐受pH值9-10范围内的的好氧极端微生物(aerobicextremophiles)所主导。Van Merkestein等人“Booster-MagTM对加工番茄种植生产力的评估(An evaluation of Booster-MagTMon processing tomato farming productivity)”(第十五届国际番茄加工研讨会-第十三届世界番茄加工大会，2019年，1233：第33-40页)的纳米活性氧化镁喷洒在西红柿上的田间试验报告了对病原体及害虫的抑制作用。对本领域技术人员显而易见的是，这种抑制可归因于天然叶生物群落适应抑制病原体及害虫的需氧生物群落。为了证明使用纳米活性氧化镁作为植物保护产品而进行的毒理学研究表示出纳米活性氧化镁粉对动物无毒，申请人在水产养殖中的使用证明它对鱼类是无毒的。
Sceats Hodgson专利公开了纳米活性AgO、ZnO、CuO、MgO、SiO2、Al2O3、Mn3O4及其混合物的用途。在海洋涂料的背景下，纳米活性Cu2O的使用是相关的。例如，它可以通过所述专利中描述的方法通过在惰性气氛中煅烧具有挥发性成分的亚铜盐来生产。
Sceats及Hodgson指出，所述发明的一个优点可以允许将纳米活性粉末部署在防污海洋涂料或油漆中，其中主要或次要定殖者可能是在金藤藤壶幼虫过渡到海洋时围绕它们的厌氧细菌。固定阶段首先结合到表面。他们指出，在涂层表面上过早抑制此类细菌菌落可能会抑制此类幼虫附着在此类涂层表面上。本文所述的发明公开了实现所述声明的纳米活性粉末的制剂，通过研究揭示了Sceats及Hodgson未公开的其他优点。
在本发明的上下文中，词语“包括(comprise)”、“包含(comprising)”极其类似词语将被解释为包含性的，而不是排他性的，即“包括但不包括”的意思。
本发明将参考描述的或与背景技术相关的至少一个技术问题来解释。本发明旨在解决或改善至少一个技术问题，并且这可能导致如本说明书所限定的并参考本发明的优选实施例详细描述的一种或多种有益效果。
具体实施方式
现在将参照非限制性实施例描述本发明的数个优选实施例。
本文所述的数个实施例是包含至少一种如Sceats及Hodgson所述的纳米活性氧化物材料的海洋涂料制剂。优选地，用于一涂层的制剂包含(a)伊纳米活性材料；(b)一聚合物粘合剂；(c)多种添加剂，包括多种颜料、多种增效防污剂、多种增效防腐材料、多种溶剂、多种聚合活化剂、多种粘度调节剂及填料。可以理解，可以使用任何类型的颜料、增效防污剂、增效防腐蚀材料、溶剂、聚合活化剂、粘度调节剂或填料。纳米活性材料、粘合剂及添加剂为涂层提供了涂层应用所需的最理想的防污、防腐蚀、粘附及强度特性。所述的具体实例以纳米活性MgO作为材料而描述了对三级定殖者具有初级影响的材料，使得所述材料可以全部或部分替代常规使用的铜材料。优选地，根据涂层应用，所述纳米活性材料至少为设定涂层重量的10重量％及30-75％。所述纳米活性材料是一粉末材料，所述粉末材料具有通常在1-300微米范围内的平一均粒径，所述粉末材料具有足够的多孔性，且具有与尺寸小于100nm的纳米颗粒相当或超过的一高体积表面积。最优选地，所述纳米活性材料是一粉末材料，所述粉末材料具有通常在4-10微米范围内的一平均粒径。其他纳米活性材料，例如Sceats及Hodgson描述的AgO、ZnO、CuO、MgO、SiO2、Al2O3、Mn3O4。Sceats及Hodgson专利公开了纳米活性AgO、ZnO、CuO、MgO、SiO2、Al2O3、Mn3O4在海洋涂料中的用途。在海洋涂料的背景下，纳米活性Cu2O的使用是相关的。具有此类纳米活性材料的混合物的实施例可用于优化制剂的性能。这些材料的化学纯度可以达到80％或更高。最优选地，这些材料的化学纯度大于95％。
所述聚合物粘合剂可取自一范围广泛的聚合物材料以及包含数个活性基团，，所述范围广泛的聚合物材料包括丙烯酸、饱及或不饱及聚酯、醇酸树脂、聚氨酯或聚醚、聚乙烯、纤维素、硅基聚合物、其共聚物，所述数个活性基团例如为环氧基、羧酸、羟基、异氰酸酯、酰胺、氨基甲酸酯、胺及羧酸酯基团、包括其数个混合物的其他物，其中使用了成膜聚合物的数个组合，并且其中所述数个材料包括热固性聚合物、需要引发剂、促进剂的聚合物或通过溶剂挥发凝固的聚合物，其中所述粘合剂及所述多种添加剂的选择被确定以提供一涂层，在与所述纳米活性材料结合时，所述涂层可粘附在基材上，硬度、可烧蚀、疏水性或超疏水性则根据应用要求而定。
所述数个应用包括一内涂层或底漆，用于在适当制备的各种成分的钢、铝、铝合金、锌-铝合金、复合铝及镀铝钢上涂覆，其中所述数个基材包含超过一种金属或金属合金，其中所述数个基板是组装在一起的两个或多个金属基板的一组合，例如热浸镀锌钢与铝基板组装；其中所述涂层的附着力是选择所述粘合剂及所述数个添加剂的一重要考虑因素，腐蚀抑制作用且同时保持污垢抑制作用是选择所述纳米活性材料的一重要考虑因素。出于腐蚀及粘附的主要目的，所述数个基材包括例如各种成分的钢、铝、铝合金、锌-铝合金、复合铝及镀铝钢。基材还可以包含超过一种金属或金属合金，中基材可以是组装在一起的两种或更多种金属基材的一组合，例如热浸镀锌钢与铝基材组装。通常必须在应用前准备好表面。在不使用本文所述的缓蚀剂的情况下，基材可以涂有常规的抗腐蚀材料。制剂可如本文中描述的，用于基于纳米活性材料的腐蚀保护的底漆。在所述应用中，通过添加增强防腐材料来增强腐蚀性能，例如镧系材料，其中所述数个材料包括所述增强防腐材料与所述纳米活性材料及所述粘合剂的结合，所述数个材料被确定以一速率来释放所述数个防腐材料，以抑制及修复所述基材的任何腐蚀。
为简单起见，制剂通常被描述为干燥的涂层，其中挥发性溶剂(如果有的话)已经被除去。涂层可以施用于许多应用中，其中所述制剂逐层变化，选择粘合剂以提供所需的附着力。所述粘合剂可取自一范围广泛的聚合物材料以及包含数个活性基团，所述范围广泛的聚合物材料包括丙烯酸、饱及或不饱及聚酯、醇酸树脂、聚氨酯或聚醚、聚乙烯、纤维素、硅基聚合物、它们的共聚物，所述反应性基团例如为环氧基、羧酸、羟基、异氰酸酯、酰胺、氨基甲酸酯、胺及羧酸酯基团、包括其数个混合物的其他物(among others,includingmixtures thereof)。可以使用成膜聚合物的数个组合。这些材料包括热固性聚合物、需要引发剂、促进剂的聚合物或通过溶剂挥发固化的聚合物。重要的是，制剂包括用于通过多种添加剂制造坚硬及烧蚀涂层的多种普通聚合物。其他添加剂包括颜料、填料、稀释剂及粘度调节剂。
本发明的涂料组合物可以通过已知的应用技术来施用，例如浸渍或浸渍、喷涂、间歇喷涂、先浸渍再喷涂、先喷涂再浸渍、刷涂(brushing)或辊涂(roll-coating)。可以使用用于空气喷涂及静电喷涂的常用喷涂技术及设备，无论是手动方法还是自动方法。这些技术中的许多技术并未用于海运业，并且可以使用用于船舶涂料的常规技术来应用本文所述的制剂。
本发明的第一个示例性实施例是一种制剂，其在烧蚀制剂中包含作为生物活性材料的纳米活性MgO粉末及铝相容性杀生物剂及增效杀生物剂。纳米活性MgO粉末的理想含量为5-25重量％，包括杀生物剂及增效杀生物剂。杀生物剂及增效杀生物剂的作用是抑制初级及次级定殖者的生长，其中初级及次级定殖者铺设生物膜，而三级定殖者的幼虫生长到所述生物膜上。杀生物剂抑制三级定殖者的生长。纳米活性MgO粉末的作用是首先通过释放ROS阻止幼虫的卷须(tendrils)侵入涂层主体，从而进一步抑制三级定殖者的生长，其次为所述基材提供腐蚀保护，第三为抑制初级及次级定殖者。杀生物剂及增效杀生物剂可以是通过吸附到表面上并入纳米活性MgO材料中的数个材料，其中杀生物剂及增效杀生物剂的释放速率由表面附近纳米活性MgO的结合强度及溶解所控制。本领域技术人员会认识到，ROS的释放、杀生物剂及增效杀生物剂的释放以及烧蚀率是与涂层的性能相关的因素，以最大限度地减少结垢，这两个因素都与增效杀生物剂、聚合物及添加剂的选择有关。所述实施例的其他示例包括用其他纳米活性材料全部或部分替代纳米活性MgO，其中所述数个材料的作用是抑制结垢。考虑到杀生物剂及增效杀生物剂都是有毒的，最理想的是制剂将杀生物剂及增效杀生物剂的使用减到最少，最理想的是不需要杀生物剂及增效杀生物剂所需的制剂。
另一实施例是一种制剂，所述制剂在一烧蚀制剂(ablative formulation)中包含作为生物活性材料的纳米活性MgO粉末及铝相容的杀生物剂及增效杀生物剂材料，两者均以降低的速率存在。烧蚀聚合物中纳米活性MgO粉末的量是杀生物剂及增效杀生物剂的一直接％w/w直接替代(direct％w/wdirect substitution)。纳米活性MgO粉末的理想含量为50％w/w。
本发明的第二实施例是一种硬涂层，其中用于一烧蚀涂层的聚合物及非活性添加剂被用于硬涂层的聚合物及添加剂代替。所述示例的另一个实施例是包含作为生物活性材料的纳米活性MgO粉末以及生物杀灭剂及增效生物杀灭剂材料的制剂，两者均以降低的速率存在。多孔MgO粉末允许水渗透，以激活ROS。
第一及第二实施例关于腐蚀的进一步增强是通过向组合物中添加镧材料来抑制腐蚀速率，并且最优选地镧离子结合到纳米活性材料中，因此它的释放速率经过优化以修复腐蚀。也可以使用其他“修复(repair)”材料代替镧(包括任何镧系元素或其混合物)。值得注意的是，当涂层被刺破时，所述基材会发生腐蚀。因此，所述制剂可适用于一底漆的一实施例，其中在所述底漆中所述聚合物被选择以形成一硬涂层。
本发明的第三实施例类似于第一实施例，其中一部分纳米活性粉末材料被转化为一种形式，当与选定的聚合物系统一起使用时，所述制剂最有可能是形成硬涂层的聚合物。这种纳米活性超疏水颗粒的形成可以通过纳米活性颗粒与硬脂酸等反应形成。优选地，这样的反应限于纳米活性颗粒的表面，从而不妨碍用于抑制结垢及腐蚀的ROS的释放。本领域技术人员应当理解，此类期望的性质是由类硬脂酸酯材料的有机链的性质所确定的。所述实施例的延伸是，其中纳米活性材料的粒度被选择以形成及保持锯齿状结构以在施用于船舶时来使阻力最小化。
本领域技术人员应当理解，上面公开的制剂可以作为单独的涂层施用。例如，一硬制剂可能包括掺杂镧的内涂层以最小化腐蚀，一中间层具有减轻腐蚀及污垢的制剂，以及一外层以最小化污垢及摩擦，例如超疏水结构。
尽管本发明已经参照特定示例进行了说明，但是本领域的技术人员将理解，本发明可以许多其他形式来呈现，其中所述许多其他形式是与本文描述的本发明的广泛原理及精神保持一致。
本发明及所描述的优选实施例具体地包括至少一工业上可应用的特征。
Claims (16)
1.一种制剂，用于海上基础设施或船舶应用的一涂层以抑制结垢及腐蚀，其特征在于，所述制剂包括：
(a)一纳米活性材料；及
(b)一聚合物粘合剂；及
(c)多种添加剂包括多种颜料、多种增效防污剂、多种增效防腐蚀材料、多种溶剂、多种聚合活化剂、多种粘度调节剂及填料；
其中所述纳米活性材料、所述粘合剂及添加剂具有涂料应用所需的最理想的防污、防腐蚀、附着力及强度特性。
2.如权利要求1所述的制剂，其特征在于，根据涂料应用，所述纳米活性材料占固化涂料重量的至少10重量％及30-75％。
3.如权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述纳米活性材料是一粉末材料，具有通常在1-300微米范围内的一平均粒度，所述粉末材料具有足够的多孔性，且具有与具有尺寸小于100nm的纳米颗粒相当或超过的一高体积表面积。
4.如权利要求3所述的制剂，其特征在于，所述纳米活性材料是一粉末材料，具有通常在4-10微米范围内的一平均粒度。
5.如权利要求3或权利要求4所述的制剂，其特征在于，所述纳米活性材料包括多种纳米活性粉末，具有AgO、ZnO、CuO、Cu2O、MgO、SiO2、Al2O3、Mn3O4及其数个组合的一化学组合物。
6.如权利要求5所述的制剂，其特征在于，这些材料的化学纯度为80％或更高。
7.如权利要求6所述的制剂，其特征在于，这些材料的化学纯度大于95％。
8.如权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述聚合物粘合剂取自一范围广泛的聚合物材料以及包含数个活性基团，所述范围广泛的聚合物材料包括丙烯酸、饱及或不饱及聚酯、醇酸树脂、聚氨酯或聚醚、聚乙烯、纤维素、硅基聚合物、其共聚物，所述数个活性基团例如为环氧基、羧酸、羟基、异氰酸酯、酰胺、氨基甲酸酯、胺及羧酸酯基团、包括其数个混合物的其他物，其中使用了成膜聚合物的数个组合，并且其中所述数个材料包括热固性聚合物、需要引发剂、促进剂的聚合物或通过溶剂挥发凝固的聚合物，其中所述粘合剂及所述多种添加剂的选择被确定以提供一涂层，在与所述纳米活性材料结合时，所述涂层可粘附在基材上，硬度、可烧蚀、疏水性或超疏水性则根据应用要求而定。
9.如权利要求8所述的制剂，其特征在于，所述数个应用包括一内涂层或底漆，用于在适当制备的各种成分的钢、铝、铝合金、锌-铝合金、复合铝及镀铝钢上涂覆，其中所述数个基材包含超过一种金属或金属合金，其中所述基材是组装在一起的两个或多个金属基材的一组合，例如热浸镀锌钢与铝基材组装；其中所述涂层的附着力是选择所述粘合剂及所述数个添加剂的一重要考虑因素，腐蚀抑制作用且同时保持污垢抑制作用是选择所述纳米活性材料的一重要考虑因素。
10.如权利要求9所述的制剂，其特征在于，在所述应用中，通过添加增强防腐材料来增强腐蚀性能，例如镧系材料，其中所述数个材料包括所述增强防腐材料与所述纳米活性材料及所述粘合剂的结合，所述数个材料被确定以一速率来释放所述数个防腐材料，以抑制及修复所述基材的任何腐蚀。
11.如权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述数个应用包括一外涂层、具有数个生物污垢特性的所述纳米活性材料的一选择、以及被选择以抑制一级、二级及三级污染物的生长的增强防污剂，其中污垢抑制作用在所述外涂层中是一重要考虑因素。
12.如权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述增强防污剂是一杀生物剂，且其作用是用于通过将所述防污剂以一释放速率释放到水中来抑制一次及二次污垢，所述释放速率由所述防污剂及所述涂层的其他成分的溶解、或涂层的烧蚀所决定，以及所述纳米活性材料用于抑制所述涂层内的三级污垢。
13.如权利要求12所述的制剂，其特征在于，所述增效防污剂结合在所述纳米活性材料内。
14.如权利要求12所述的制剂，其特征在于，所述增效防污剂是一第二纳米活性材料。
15.如权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述制剂用于涂覆一船舶的一疏水性或超疏水性涂层，其中在所述船舶中，所述纳米活性材料或其他数个添加剂自发地产生数个凹痕，或者所述数个凹痕在施用期间或之后被印刻，其中所述数个凹痕减少了所述船舶的流体动力阻力，并且所述防污纳米活性材料及所述增效材料在所述船舶静止时抑制结垢。
16.如权利要求15所述的制剂，其特征在于，当所述涂层被摩擦磨损时所述数个凹痕再生。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2020902845 | 2020-08-12 | ||
| AU2020902845A AU2020902845A0 (en) | 2020-08-12 | Marine coating formulations | |
| PCT/AU2021/050883 WO2022032341A1 (en) | 2020-08-12 | 2021-08-11 | Marine coating formulations |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116324037A true CN116324037A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=80246669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180069188.3A Pending CN116324037A (zh) | 2020-08-12 | 2021-08-11 | 海洋涂料制剂 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230265294A1 (zh) |
| EP (1) | EP4196538A4 (zh) |
| KR (1) | KR20230048401A (zh) |
| CN (1) | CN116324037A (zh) |
| AU (1) | AU2021323977A1 (zh) |
| BR (1) | BR112023002436A2 (zh) |
| CA (1) | CA3190989A1 (zh) |
| WO (1) | WO2022032341A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116769396B (zh) * | 2023-05-10 | 2024-08-23 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种超疏水风电叶片表面防护涂料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101935493A (zh) * | 2010-09-28 | 2011-01-05 | 江苏冶建防腐材料有限公司 | 一种水性无毒长效防污涂料及其制备方法 |
| US20140113144A1 (en) * | 2011-06-08 | 2014-04-24 | University Of Virginia Patent Foundation | Superhydrophobic nanocomposite coatings |
| CN106479303A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-03-08 | 秦瑶 | 一种防水抗菌涂料 |
| WO2020077391A1 (en) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | Calix Ltd | Powder formulations for controlled release of reactive oxygen species |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008064417A1 (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-05 | Calix Limited | A coating material |
-
2021
- 2021-08-11 CA CA3190989A patent/CA3190989A1/en active Pending
- 2021-08-11 KR KR1020237008266A patent/KR20230048401A/ko active Search and Examination
- 2021-08-11 AU AU2021323977A patent/AU2021323977A1/en active Pending
- 2021-08-11 WO PCT/AU2021/050883 patent/WO2022032341A1/en active Application Filing
- 2021-08-11 US US18/041,092 patent/US20230265294A1/en active Pending
- 2021-08-11 EP EP21854982.2A patent/EP4196538A4/en active Pending
- 2021-08-11 BR BR112023002436A patent/BR112023002436A2/pt unknown
- 2021-08-11 CN CN202180069188.3A patent/CN116324037A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101935493A (zh) * | 2010-09-28 | 2011-01-05 | 江苏冶建防腐材料有限公司 | 一种水性无毒长效防污涂料及其制备方法 |
| US20140113144A1 (en) * | 2011-06-08 | 2014-04-24 | University Of Virginia Patent Foundation | Superhydrophobic nanocomposite coatings |
| CN106479303A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-03-08 | 秦瑶 | 一种防水抗菌涂料 |
| WO2020077391A1 (en) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | Calix Ltd | Powder formulations for controlled release of reactive oxygen species |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 中国科学技术协会: "《2011-2012材料腐蚀学科发展报告》", 30 April 2012, 中国科学技术出版社, pages: 109 * |
| 肖千云等: "《舰船腐蚀与防护技术》", 31 December 2012, 哈尔滨工程大学出版社, pages: 71 - 72 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4196538A4 (en) | 2024-10-02 |
| KR20230048401A (ko) | 2023-04-11 |
| US20230265294A1 (en) | 2023-08-24 |
| WO2022032341A1 (en) | 2022-02-17 |
| EP4196538A1 (en) | 2023-06-21 |
| BR112023002436A2 (pt) | 2023-03-21 |
| CA3190989A1 (en) | 2022-02-17 |
| AU2021323977A1 (en) | 2023-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Research progress of environmentally friendly marine antifouling coatings | |
| Lewis | Marine biofouling and its prevention | |
| Telegdi et al. | Smart anti-biofouling composite coatings for naval applications | |
| Chambers et al. | Modern approaches to marine antifouling coatings | |
| CA2737875C (en) | Spinosyn antifouling compositions, methods of use thereof and articles protected from attachment of biofouling organisms | |
| DK2785804T3 (en) | WATER-BASED GROUNDING PREVENTION COATING COMPOSITION | |
| JP6638958B2 (ja) | 防汚塗料組成物、防汚塗膜、防汚塗膜付き基材及びその製造方法、並びに防汚方法 | |
| Callow | Ship fouling: the problem and methods of control. | |
| JP7186777B2 (ja) | 防汚塗料組成物、防汚塗膜、防汚塗膜付き基材及びその製造方法、並びに補修方法 | |
| JP7309857B2 (ja) | 防汚保護のための組成物 | |
| Ergin et al. | The role of antifouling coating in the marine industry | |
| WO2001095718A1 (en) | Non-toxic coating composition, methods of use thereof and articles protected from attachment of biofouling organisms | |
| AU2001275527A1 (en) | Non-toxic coating composition, methods of use thereof and articles protected from attachment of biofouling organisms | |
| CN116324037A (zh) | 海洋涂料制剂 | |
| EP0475781B1 (en) | Aquatic antifouling compositions | |
| Chaudhari | Adhesion of Fouling Organisms and its Prevention Technique | |
| JPH04198107A (ja) | 水中防汚剤組成物 | |
| Kordas | Nanocontainers-Based Anti-Biofouling Coatings–A Pilot Study | |
| JPH04178309A (ja) | 水中防汚剤組成物 | |
| Lewis | Battling biofouling with, and without, biocides | |
| Jung et al. | Antifouling efficacy of a controlled depletion paint formulation with acetophenone | |
| Telegdi et al. | 5.1 Biofouling: description, disadvantages | |
| Taylor et al. | Ionic Liquids in Marine Anti‐Fouling Coatings | |
| Kordas | 24 Nanocontainers-BasedAnti-Biofouling | |
| Hamdan | Preparation and Evaluation of Copper Gambir Complexes as Antifouling Agent |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |