DE202018107465U1

DE202018107465U1 - Auf festen Abfallressourcen basierte Antifoulingfarbe

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Publication number: DE202018107465U1
Application number: DE202018107465.2U
Authority: DE
Original assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd; Ningbo Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd; Ningbo Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2028-12-29

Abstract

Auf festen Abfallressourcen basierte Antifoulingfarbe, dadurch gekennzeichnet, dass sie organische Silikonelastomere als Grundkomponente und titanhaltige Hochofenschlackenpulver als Antifouling-Füllstoffe umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft eine auf festen Abfallressourcen basierte neue Antifoulingfarbe.
STAND DER TECHNIK
Bei marinem Biofouling handelt es sich darum, dass an der Oberfläche eines in Meerwasser eingetauchten Substrats einige Meeresorganismen (Bakterien, Algen, Tiere) haften, und das marine Biofouling stellt eine potenzielle Bedrohung für das marine Ökosystem dar. Die Bildung von marinem Biofouling umfasst die Bildung von Basalmembranen (Bakterien, etc.), die Bildung von Biomembranen (Algen), die Anheftung von Protozoen und die Adhäsion von großen Foulingorganismen. Die Basalmembran und die Biomembran sind die Voraussetzungen für die Bildung von marinem Fouling, dadurch kann marines Fouling durch eine wirksame Hemmung der Bildung der Basalmembranen und Biomembranen wirksam unterdrückt werden.
Im Vergleich zu anderen Polymermaterialien weist die organische Siliziumverbindung eine bessere Wärmestabilität, Strahlungsbeständigkeit und Wetterbeständigkeit. Da die Hauptkette des organischen Silikonelastomers sehr flexibel ist, verfügt er über die physikalischen Eigenschaften einer niedrigen Oberflächenspannung und Oberflächenenergie. Mit den Eigenschaften können die Meeresorganismen schwierig darauf anhaften, selbst beim Anhaften ist die Anhaftung nicht robust, und die Haftgrenzfläche ist sehr schwach, unter Wirkung der Wasserströmung oder anderer Außenkraft können die Meeresorganismen leicht ablösen oder entfernt werden. Aufgrund dessen wird ein großer Wert auf die Forschung gelegt, die organische Siliziumverbindung für eine umweltfreundliche, sichere und nichttoxische Meeresschutzbeschichtung zu verwenden. Allerdings ist die Schutzfähigkeit der bestehenden auf der organischen Siliziumverbindung basierten Beschichtungen gegen Algen, Bakterien und andere Meeresorganismen weiterhin zu verbessern.
Andererseits handelt es sich bei herkömmlichen Antifoulingfarben jeweils um eine giftige Antifoulingfarbe, allerdings wird diese Sorte der Antifoulingfarbe eine Beschädigung für die Umwelt und das ökologische Gleichgewicht verursachen.
Aufgrund dessen ist es eine Richtung, an der die Forscher in der Industrie gearbeitet haben, eine Antifoulingfarbe, die eine ausgezeichnete Antifoulingleistung aufweist und ein Recycling der festen Abfallressourcen realisieren kann, zu entwickeln.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Hinsichtlich der oben geschilderten Mängel aus dem Stand der Technik stellt das vorliegende Gebrauchsmuster eine auf festen Abfallressourcen basierte Antifoulingfarbe und ein Verfahren zum Herstellen von dieser zur Verfügung.
Um das obige Ziel zu erreichen, verwendet das vorliegende Gebrauchsmuster die folgende technische Lösung: eine auf festen Abfallressourcen basierte Antifoulingfarbe, dadurch gekennzeichnet, dass sie organische Silikonelastomere als Grundkomponente und titanhaltige Hochofenschlackenpulver als Antifouling-Füllstoffe umfasst.
Als eine bevorzugte Ausführungsform beträgt der Gehalt der titanhaltigen Hochofenschlackenpulver in der Antifoulingfarbe 5-20 Gew.-%.
Als eine bevorzugte Ausführungsform wird für die neue Antifoulingfarbe des vorliegenden Gebrauchsmusters ein organischer Silikonelastomer mit einer flexiblen Hauptkette und niedrigen Oberflächenenergie ausgewählt, wie Polysiloxanharz, Polysilazanharz und dergleichen, allerdings wird es nicht darauf beschränkt.
Als eine bevorzugte Ausführungsform beträgt der Titiangehalt im titanhaltigen Hochofenschlackenpulver größer als 5 Gew.-%.
Bevorzugt beträgt die Größe des titanhaltigen Hochofenschlackenpulvers kleiner als 350 mesh.
Bevorzugt handelt es sich bei den festen Abfallressourcen um nach Schmelzen des Vanadium-Titan-Magnetits erhaltene Hochofenschlacken mit höherem Titangehalt, nämlich umfasst die Quelle der titanhaltigen Hochofenschlackenpulvers eine nach Schmelzen des Vanadium-Titan-Magnetits gebildete titanhaltige Hochofenschlacke. Nach dem Behandeln durch die Hochtemperaturkalzinierung und die Hochenergiekugelmahlung und andere Verfahren für die titanhaltigen Hochofenschlacken kann ein Antifouling-Füllstoff der titanhaltigen Hochofenschlacke des Perowskit-Typs mit einer guten photokatalytischen antibakteriellen Leistung erhalten werden, und dieser wird in der Meeresantifoulingfarbe verwendet.
Bevorzugt sollen die titanhaltigen Hochofenschlacken zuerst durch Zerkleinern, Grobmahlen, Magnetabscheidung oder dergleichen vorbehandelt werden, um titanhaltige Hochofenschlackenpulver mit einer bestimmten Feinheit zu erhalten.
Bevorzugt erleben die durch die Vorbehandlung erhaltenen titanhaltigen Hochofenschlackenpulver eine Hochtemperaturkalzinierung, eine Hochenergiekugelmahlung und andere Verfahren, um einen Antifouling-Füllstoff der titanhaltigen Hochofenschlacke des Perowskit-Typs mit einer hervorragenden photokatalytischen Leistung zu erhalten.
Bevorzugt beträgt die Temperatur der Hochtemperaturkalzinierung 400-800°C und die Zeit 2-5h, wobei die Drehzahl der Hochenergiekugelmühle 100-1500rpm und die Zeit 5-20h beträgt.
Bei der auf den festen Abfallressourcen basierten Antifoulingfarbe gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster werden die ausgezeichnete photokatalytische und antibakterielle Eigenschaft der titanhaltigen Hochofenschlacken und die niedrige Oberflächenenergie des organischen Silikonelastomers organisch kombiniert, dadurch kann zugleich die Anhaftung der Bakterien und Algen an der Oberfläche des Substrats verringert werden, um die Bildung der Basalmembranen und der Biomembranen zu verhindern und somit einen zusammenwirkenden Antifouling-Effekt zu erreichen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Zusammenhang mit Ausführungsformen wird das vorliegende Gebrauchsmuster im Folgenden näher erläutert. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass bei dem Versuchsverfahren in den folgenden Ausführungsformen es sich um herkömmliches Verfahren handelt, wenn nichts anders angegeben wird; und die Reagenzien und Materialien können aus kommerziellen Quellen erhalten werden, wenn nichts anders angegeben wird.
Ausführungsbeispiel 1

1. In der vorliegenden Ausführungsform wird rostfreies Stahlblech 316 als ein Metallsubstrat ausgewählt. Zuerst wird das Stahlblech sandgestrahlt oder poliert, und die Oberflächenrauhigkeit erreicht Ra 2,5. Die behandelte Oberfläche wurde mit Ultraschall gereinigt und mit Aceton abgewischt.
2. Mit einem Verfahren der Hochenergiekugelmahlung werden Antifouling-Füllstoffe der titanhaltigen Hochofenschlacke mit einer guten photokatalytischen antibakteriellen Leistung hergestellt.
3. 80g Polydimethylsiloxanharz und 20g Antifouling-Füllstoffe der titanhaltigen Hochofenschlacke werden mit einem Hochgeschwindigkeitsmischer gemischt, dabei beträgt die Rührgeschwindigkeit 500rpm und die Zeit 12h.
4. Wiegende Entnahme von 50g des mit den Antifouling-Füllstoffen der titanhaltigen Hochofenschlacke zugesetzten organischen Silikonharzes und gleichmäßiges Mischen mit 5g Härtungsmittel.
5. Die Farbe wird auf ein rostfreies Stahlblech mit einer Dicke von 50µm aufgetragen.
6. Trocknen der aufgetragenen Probeblechs bei der Raumtemperatur für 5h.
7. Durchführen eines antibakteriellen Tests für das Probeblech, dadurch wird es herausgefunden, dass die Antifoulingfarbe eine gute Beständigkeit gegen das Kolibakterium und den Heubazillus aufweist.
8. Durchführen eines Antigalgenadhäsionstests für das Probeblech, dadurch wird es herausgefunden, dass die Antifoulingfarbe eine gute Beständigkeit gegen die Adhäsion von Chlorella, Navicula teneradas und Phaeodactylum tricornutum aufweist.

Ausführungsbeispiel 2

1. In der vorliegenden Ausführungsform wird rostfreies Stahlblech 316 als ein Metallsubstrat ausgewählt. Zuerst wird das Stahlblech sandgestrahlt oder poliert, und die Oberflächenrauhigkeit erreicht Ra 2,5. Die behandelte Oberfläche wurde mit Ultraschall gereinigt und mit Aceton abgewischt.
2. Mit einem Verfahren der Hochenergiekugelmahlung werden Antifouling-Füllstoffe der titanhaltigen Hochofenschlacke mit einer guten photokatalytischen antibakteriellen Leistung hergestellt.
3. 90g Polydimethylsiloxanharz und 10g Antifouling-Füllstoffe der titanhaltigen Hochofenschlacke werden mit einem Hochgeschwindigkeitsmischer gemischt, dabei beträgt die Rührgeschwindigkeit 300rpm und die Zeit 24h.
4. Wiegende Entnahme von 50g des mit den Antifouling-Füllstoffen der titanhaltigen Hochofenschlacke zugesetzten organischen Silikonharzes und gleichmäßiges Mischen mit 5g Härtungsmittel.
5. Die Farbe wird auf ein rostfreies Stahlblech mit einer Dicke von 50µm aufgetragen.
6. Trocknen der aufgetragenen Probeblechs bei der Raumtemperatur für 5h.
7. Durchführen eines antibakteriellen Tests für das Probeblech, dadurch wird es herausgefunden, dass die Antifoulingfarbe eine gute Beständigkeit gegen das Kolibakterium und den Heubazillus aufweist.
8. Durchführen eines Antigalgenadhäsionstests für das Probeblech, dadurch wird es herausgefunden, dass die Antifoulingfarbe eine gute Beständigkeit gegen die Adhäsion von Chlorella, Navicula teneradas und Phaeodactylum tricornutum aufweist.

Ausführungsbeispiel 3

1. In der vorliegenden Ausführungsform wird rostfreies Stahlblech 316 als ein Metallsubstrat ausgewählt. Zuerst wird das Stahlblech sandgestrahlt oder poliert, und die Oberflächenrauhigkeit erreicht Ra 2,5. Die behandelte Oberfläche wurde mit Ultraschall gereinigt und mit Aceton abgewischt.
2. Mit einem Verfahren der Hochenergiekugelmahlung werden Antifouling-Füllstoffe der titanhaltigen Hochofenschlacke mit einer guten photokatalytischen antibakteriellen Leistung hergestellt.
3. 95g Polydimethylsiloxanharz und 5g Antifouling-Füllstoffe der titanhaltigen Hochofenschlacke werden mit einem Hochgeschwindigkeitsmischer gemischt, dabei beträgt die Rührgeschwindigkeit 1200rpm und die Zeit 10h.
4. Wiegende Entnahme von 50g des mit den Antifouling-Füllstoffen der titanhaltigen Hochofenschlacke zugesetzten organischen Silikonharzes und gleichmäßiges Mischen mit 5g Härtungsmittel.
5. Die Farbe wird auf ein rostfreies Stahlblech mit einer Dicke von 50µm aufgetragen.
6. Trocknen der aufgetragenen Probeblechs bei der Raumtemperatur für 5h.
7. Durchführen eines antibakteriellen Tests für das Probeblech, dadurch wird es herausgefunden, dass die Antifoulingfarbe eine gute Beständigkeit gegen das Kolibakterium und den Heubazillus aufweist.
8. Durchführen eines Antigalgenadhäsionstests für das Probeblech, dadurch wird es herausgefunden, dass die Antifoulingfarbe eine gute Beständigkeit gegen die Adhäsion von Chlorella, Navicula teneradas und Phaeodactylum tricornutum aufweist.

Ausführungsbeispiel 4
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen gleich wie das erste Ausführungsbeispiel, der Unterschied liegt darin:

3. 90g Polydimethylsiloxanharz und 10g Antifouling-Füllstoffe der titanhaltigen Hochofenschlacke werden mit einer Hochenergiekugelmühle gemischt, dabei beträgt die Drehzahl der Hochenergiekugelmühle 100rpm und die Zeit 24h.

Ausführungsbeispiel 5
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen gleich wie das erste Ausführungsbeispiel, der Unterschied liegt darin:

3. 90g Polydimethylsiloxanharz und 10g Antifouling-Füllstoffe der titanhaltigen Hochofenschlacke werden mit einer Hochenergiekugelmühle gemischt, dabei beträgt die Drehzahl der Hochenergiekugelmühle 500rpm und die Zeit 18h.

Ausführungsbeispiel 6
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen gleich wie das erste Ausführungsbeispiel, der Unterschied liegt darin:

3. 90g Polydimethylsiloxanharz und 10g Antifouling-Füllstoffe der titanhaltigen Hochofenschlacke werden mit einer Hochenergiekugelmühle gemischt, dabei beträgt die Drehzahl der Hochenergiekugelmühle 1000rpm und die Zeit 10h.

Ausführungsbeispiel 7
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen gleich wie das zweite Ausführungsbeispiel, der Unterschied liegt darin:

3. 90g Polydimethylsiloxanharz und 10g Antifouling-Füllstoffe der titanhaltigen Hochofenschlacke werden durch Ultraschall gemischt.

Ausführungsbeispiel 8
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen gleich wie das dritte Ausführungsbeispiel, der Unterschied liegt darin: dass das Polydimethylsiloxanharz durch ein Polysilazanharz ersetzt wird.
Vergleichsbeispiel 1:
Das Vergleichsbeispiel ist im Wesentlichen gleich wie das erste Ausführungsbeispiel, allerdings haben die titanhaltigen Hochofenschlackenpulver im Schritt 2) keine Hochtemperaturkalzinierung und Hochenergiekugelmahlung erlebt. Die AntifoulingLeistung der mit dem Vergleichsbeispiel erhaltenen Beschichtung ist erheblich schwächer als die der mit dem Ausführungsbeispiel 1 gebildeten Beschichtung.
Zusammenfassend gesagt, werden mit der obigen technischen Lösung des vorliegenden Gebrauchsmusters die ausgezeichnete photokatalytische und antibakterielle Eigenschaft der titanhaltigen Hochofenschlacken und die niedrige Oberflächenenergie des organischen Silikonelastomers bei der auf den festen Abfallressourcen basierten Antifoulingfarbe gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster werden organisch kombiniert, dadurch kann zugleich die Anhaftung der Bakterien und Algen an der Oberfläche des Substrats verringert werden, um die Bildung der Basalmembranen und der Biomembranen zu verhindern und somit einen zusammenwirkenden Antifouling-Effekt zu erreichen.
Darüber hinaus haben die Erfinder des vorliegenden Gebrauchsmusters anhand der Ausführungsbeispiele 1 bis 8 weitere Tests mit den in der Beschreibung aufgeführten anderen Materialien und Bedingungen usw. durchgeführt, dadurch werden ebenfalls eine auf den festen Abfallressourcen basierte Antifoulingfarbe mit einer ausgezeichneten Antifouling-Fähigkeit und eine Beschichtung erhalten.
Ein anderer Aspekt des Ausführungsbeispiels des vorliegenden Gebrauchsmusters stellt ein Verfahren zum Herstellen einer auf festen Abfallressourcen basierten Antifoulingfarbe zur Verfügung, umfassend die folgenden Schritte: - vollständiges Mischen der organischen Silikonelastomere als Grundkomponente und der titanhaltigen Hochofenschlackenpulver als Antifouling-Füllstoffe, um eine auf festen Abfallressourcen basierte Antifoulingfarbe herzustellen, wobei in der Antifoulingfarbe der Gehalt der titanhaltigen Hochofenschlackenpulver 5-20 Gew.-% beträgt.
In einigen Ausführungsformen kann das Herstellungsverfahren die folgenden Schritte umfassen:
Mit einem Verfahren unter Ultraschall, Hochgeschwindigkeitsrühren und Hochenergiekugelmahlung werden die organischen Silikonelastomere und die titanhaltigen Hochofenschlackenpulver vollständig gemischt; dabei beträgt die Geschwindigkeit des Hochgeschwindigkeitsrührens 300-1200rpm und die Zeit 10-24h; wobei die Drehzahl der Hochenergiekugelmühle 100-1000rpm und die Zeit 10-24h beträgt.
Bevorzugt umfasst der organische Silikonelastomer ein Polysiloxanharz und/oder ein Polysilazanharz.
Bevorzugt kann das Herstellungsverfahren insbesondere umfassen: Hochtemperaturkalzinierung und Hochenergiekugelmahlung nach der Vorbehandlung für die titanhaltigen Hochofenschlacken, um die titanhaltigen Hochofenschlackenpulver herzustellen.
Bevorzugt umfasst die Vorbehandlung Zerkleinern, Grobmahlen, Magnetabscheidung, die hintereinander durchgeführt werden.
Bevorzugt umfasst die titanhaltige Hochofenschlacke eine nach Schmelzen des Vanadium-Titan-Magnetits gebildete titanhaltige Hochofenschlacke.
Als eine bevorzugte Ausführungsform beträgt der Titiangehalt im titanhaltigen Hochofenschlackenpulver größer als 5 Gew.-%.
Dabei beträgt die Temperatur der Hochtemperaturkalzinierung bevorzugt 400-800°C und die Zeit 2-5h, wobei die Drehzahl der Hochenergiekugelmühle 100-1500rpm und die Zeit 5-20h beträgt.
Ein weiterer Aspekt des Ausführungsbeispiels des vorliegenden Gebrauchsmusters stellt weiterhin eine durch die auf festen Abfallressourcen basierte Antifoulingfarbe gebildete Beschichtung zur Verfügung.

Claims

Auf festen Abfallressourcen basierte Antifoulingfarbe, dadurch gekennzeichnet, dass sie organische Silikonelastomere als Grundkomponente und titanhaltige Hochofenschlackenpulver als Antifouling-Füllstoffe umfasst.
Auf festen Abfallressourcen basierte Antifoulingfarbe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:dass der Gehalt der titanhaltigen Hochofenschlackenpulver in der Antifoulingfarbe 5-20 Gew.-% beträgt;und/oder dass der organische Silikonelastomer ein Polysiloxanharz und/oder ein Polysilazanharz umfasst; und/oder dass die Größe des titanhaltigen Hochofenschlackenpulvers kleiner als 350 mesh beträgt;und/oder der Titiangehalt im titanhaltigen Hochofenschlackenpulver größer als 5 Gew.-% beträgt;und/oder die Pulverquelle der titanhaltigen Hochofenschlacke eine nach Schmelzen des Vanadium-Titan-Magnetits gebildete titanhaltige Hochofenschlacke umfasst.
Auf festen Abfallressourcen basierte Antifoulingfarbe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet: dass die titanhaltigen Hochofenschlackenpulver derart hergestellt sind, dass die vorbehandelten titanhaltigen Hochofenschlacken eine Hochtemperaturkalzinierung und eine Hochenergiekugelmahlung erlebt; wobei die Vorbehandlung bevorzugt Zerkleinern, Grobmahlen, Magnetabscheidung, die hintereinander durchgeführt werden, umfasst; und wobei die Temperatur der Hochtemperaturkalzinierung bevorzugt 400-800°C und die Zeit 2-5h beträgt, und wobei die Drehzahl der Hochenergiekugelmühle 100-1500rpm und die Zeit 5-20h beträgt.