專利名稱：納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶防污涂料領(lǐng)域，具體為ー種用于為海洋船舶的納米改性聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的毒性防污涂料一般只對某些海生物有抑制作用，而且隨著毒性物質(zhì)的不斷釋放，其防污效果也逐步下降。低表面能防污涂料則能防止各種海生物的附著，更為重要的是，低表面能防污涂料是基于涂料表面的低表面能物理作用，起到長期防污的作用，不存在毒性物質(zhì)的釋放損耗問題。低表面能防污涂料環(huán)境友好、安全無毒，被公認(rèn)是ー種最理想的海洋防污涂料。制約低表面能海洋防污涂料發(fā)展的主要問題ー是難以獲得具有更低表面能的表面材料，使其與水的接觸角更大，使海生物更不容易粘附；ニ是其在海水中易發(fā)生重構(gòu)，使其表面能隨時間增大，與水接觸角降低，海生物又容易附著。目前，改進(jìn)低表面能防污涂料性能的主要途徑如下一是通過増加交聯(lián)度，固定表面分子結(jié)構(gòu)，保持穩(wěn)定的低表面能狀態(tài)；ニ是通過表面微細(xì)粗糙化，増加表面的疏水能力；三是表面防護(hù)材料納米化，降低表面?zhèn)}^:。本發(fā)明主要研制一種納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料的制備技木。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種耐腐蝕和防污的納米改性聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料及其制備方法，解決船舶外底面的長效無毒防污防腐蝕難題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，該涂料為甲、こ兩組分組成，甲組分以聚硅氧烷樹脂、納米漿、顏填料、助劑與溶劑組成，こ組分為固化劑；按重量份數(shù)計，具體配方如下(I)甲組分聚硅氧烷樹脂50-55份；納米漿1_5份；其中，納米漿為納米ニ氧化鈦、聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酯均勻混合而成，納米ニ氧化鈦、聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比為I. O (O. 1-0. 2) (O. 7-1. O)；ニ甲苯5-8 份；丁酯6-10 份；こニ醇こ醚醋酸酷2.0-3.0份；分散劑0.3-0. 5 份；消泡劑0.3-0. 5 份；流平劑0.1-0. 3 份；
防沉劑0.5-0. 8 份;氣相白碳黑0.4-0. 7份;顏料15-22份；填料3_6份；(2)こ組分固化劑14-18份；甲組分こ組分重量比為100 (14-18)。所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，聚硅氧烷樹脂為Silikopon EF聚硅氧烷樹脂。所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，分散劑為BYK-104S或Solsperse-4000分散劑，流平劑為TEGO Flow 300或Bentone27流平劑，防沉劑為Anti-settling agent 202P防沉劑，氣相白碳黑為Aerosil 200氣相白碳黑，消泡劑為BYK-A 530消泡劑。所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，顔料為鈦白粉，填料為云母粉。所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，固化劑為氨基硅烷偶聯(lián)劑。所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，聚合物分散劑為聚羧酸鹽聚合物分散劑或聚氨酯嵌段聚合物分散劑。所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料的制備方法，具體步驟如下I)納米漿的制備按納米ニ氧化鈦、聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比為
1.0 (O. 1-0.2) (O. 7-1. O)的配比混合后，進(jìn)行納米珠磨處理3-8遍，制得納米ニ氧化鈦漿；2)納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料的制備將聚硅氧烷樹脂、納米漿、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸、分散劑、消泡劑、流平齊U、防沉劑、氣相白碳黑、顔料、填料，經(jīng)過高速攪拌分散、研磨到細(xì)度為30微米以下，制成甲組分；再加入こ組分固化劑，20-30°C下固化20-30小時制得納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料。所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料的制備方法，甲組分的制備過程為將聚硅氧烷樹脂、納米漿、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，攪拌均勻后，再加入以下物料分散劑、消泡劑、流平劑、防沉劑、氣相白碳黑、顔料、填料，用高速攪拌分散機(jī)在800 IOOOrpm高速分散20 30分鐘，然后在球磨機(jī)中充分研磨2_4小吋，細(xì)度達(dá)到30微米以下，制成甲組分。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下I、本發(fā)明利用納米粒子表面改性技術(shù)制備納米ニ氧化鈦漿，再將它們與聚硅氧烷樹脂、顏填料、助劑等按比例配制備成納米改性聚硅氧烷防污涂料。該涂料具有低表面能、防污防生物附著、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，解決船舶外底面的長效無毒防污防腐蝕難題。
2、本發(fā)明在300微米厚漿環(huán)氧底漆與200微米納米改性聚硅氧烷船舶防污面漆(面漆即為本發(fā)明涂料)的保護(hù)下，防污面漆的拋光速率小于40微米/年，在海洋生物環(huán)境中有效使用壽命為60個月。具體實(shí) 方式本發(fā)明納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，該涂料為甲、こ兩組分組成，按重量份數(shù)計，具體配方如下I、甲組分聚硅氧烷樹脂50-55份；納米漿1_5份；其中，納米漿為納米ニ氧化鈦、聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酯均勻混合而成，納米ニ氧化鈦、聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比為
I.O (O. 1-0. 2) (O. 7-1. O);聚合物分散劑為聚羧酸鹽聚合物分散劑或聚氨酯嵌段聚合物分散劑，如英國ICI公司的Solsperse-2000或Solsperse-4000,德國畢克化學(xué)公司的Disperbykl8O 等；ニ甲苯5_8 份；丁酯6-10 份；こニ醇こ醚醋酸酷2· 0-3. O份；分散劑0·3-0. 5 份；消泡劑0·3-0. 5 份；流平劑0.1-0. 3 份；防沉劑0·5-0. 8 份；氣相白碳黑0· 4-0. 7份；顏料15-22份；填料3-6份；2、こ組分固化劑14-18份；甲組分こ組分重量比為100 (14-18)。本發(fā)明中，聚硅氧烷樹脂可以為德國德固薩的Silikopon EF聚硅氧烷樹脂。本發(fā)明中，納米ニ氧化鈦(粒度為20±5nm)選自舟山納米材料公司；本發(fā)明中，助劑是涂料領(lǐng)域常用的助劑，如分散劑、流平劑、防沉劑、消泡劑、氣相白碳黑(氣相ニ氧化硅)等。其中分散劑可以為德國BYK-104S或英國ICI的Solsperse-4000分散劑，流平劑可以為德國迪高TEGO Flow 300或美國海名斯Bentone27流平劑，防沉劑可以為臺灣德謙Anti-settling agent 202P防沉劑,氣相白碳黑可以為德國德固薩Aerosil 200氣相白碳黑，消泡劑可以為德國BYK-A 530消泡劑。本發(fā)明中，顏料為鈦白粉，如美國杜邦R-960鈦白粉。本發(fā)明中，填料為325目云母粉。云母粉具有良好的韌性，絕緣性、耐高溫、耐酸堿、耐腐蝕等特性。絹云母粉特別適合作油漆涂料的添加剤，某些獨(dú)特涂料的填料，可大大提高涂料的力學(xué)性能，增強(qiáng)涂層的抗力學(xué)破壞性，防止龜裂，變色，延遲粉化等特點(diǎn)。本發(fā)明中，固化劑為德國德固薩Dynasylan AMEO氨基硅烷偶聯(lián)劑。上述納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料的制備方法，包括如下步驟I)納米漿的制備
按納米ニ氧化鈦、聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比為
1.0 (O. 1-0.2) (O. 7-1. O)的配比混合后，進(jìn)行納米珠磨處理3-8遍，制得納米ニ氧化鈦漿；2)納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料的制備按比例將聚硅氧烷樹脂、納米漿、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，攪拌均勻后，再加入以下物料分散劑、消泡劑、流平劑、防沉劑、氣相白碳黑、顔料、填料，用高速攪拌分散機(jī)在800 IOOOrpm高速分散20 30分鐘，然后在球磨機(jī)中充分研磨2_4小吋，細(xì)度達(dá)到30微米以下，制成甲組分；再加入こ組分固化劑，20-30°C下固化20-30小時制得納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料。實(shí)施例I
I、納米漿的制備按納米ニ氧化鈦、Solsperse-4000聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酯按重量比I O. I 0.8的配比混合后，進(jìn)行納米珠磨處理5遍，制得納米ニ氧化鈦漿。2、納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料的制備本發(fā)明納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料為甲、こ兩組分組成，按重量份數(shù)計，具體配方如下(I)甲組分Silikopon EF聚硅氧烷樹脂55份；納米ニ氧化鈦漿I. 2份；ニ甲苯7 份；丁酷8 份；こニ醇こ醚醋酸酷2. 5份；BYK-104s 分散劑0· 4 份；BYK-A 530 消泡劑:0· 4 份;Bentone27 流平劑0· 3 份；Anti-settling agent 202P 防沉劑:0. 5 份;Aerosil 200 氣相白碳黑0· 4 份；鈦白粉R-960 19. 3 份；325目云母粉5份；(2)こ組分Dynasylan AMEO 固化劑16. 5 份；甲組分こ組分重量比為100 16. 5ο按比例將聚硅氧烷樹脂、納米漿、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，攪拌均勻后，再加入以下物料分散劑、消泡劑、流平劑、防沉劑、氣相白碳黑、顔料、填料，用高速攪拌分散機(jī)在900rpm高速分散25分鐘，然后在球磨機(jī)中充分研磨3小吋，細(xì)度達(dá)到30微米以下，制成甲組分；再加入こ組分固化劑，25°C下固化24小時制得納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料。本實(shí)施例可采用噴涂或刷涂施工，與金屬基材表面具有很強(qiáng)的結(jié)合力，具有很好的耐腐蝕性，本實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下在300微米厚漿環(huán)氧底漆與200微米本發(fā)明納米改性聚硅氧烷船舶防污面漆的保護(hù)下，防污面漆的拋光速率小于40微米/年，在海洋生物環(huán)境中有效使用壽命為60個月。該涂料作為無毒長效船舶海洋防污涂料，其是具有極低表面能的表面防護(hù)材料，使海生物難以粘附在上面，起到防污防垢作用。實(shí)施例2I、納米漿的制備按納米ニ氧化鈦、Solsperse-4000聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酯按重量比I O. 15 0.85的配比混合后，進(jìn)行納米珠磨處理3遍，制得納米ニ氧化鈦漿；2、納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料制備本發(fā)明納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料為甲、こ兩組分組成，按重量份數(shù)計，具體配方如下(I)甲組分Silikopon EF聚硅氧烷樹脂53份；納米ニ氧化鈦漿I. 5份；ニ甲苯6 份；丁酷10 份；こニ醇こ醚醋酸酷3份；BYK-104s 分散劑0· 5 份；BYK-A 530 消泡劑:0· 5 份;Bentone27 流平劑0· 3 份；Anti-settling agent 202P 防沉劑:0. 7 份;Aerosil 200 氣相白碳黑0· 5 份；鈦白粉R-960 :20 份；325目云母粉4份；(2)こ組分Dynasylan AMEO 固化劑16 份；甲組分こ組分重量比為100 16。將以上物料研磨到細(xì)度為25微米以下。本實(shí)施例可采用噴涂和刷涂施工，將甲組分和こ組分混合物在25°C下固化24小時制備成納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料。按比例將聚硅氧烷樹脂、納米漿、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，攪拌均勻后，再加入以下物料分散劑、消泡劑、流平劑、防沉劑、氣相白碳黑、顔料、填料，用高速攪拌分散機(jī)在IOOOrpm高速分散20分鐘，然后在球磨機(jī)中充分研磨4小吋，細(xì)度達(dá)到30微米以下，制成甲組分；再加入こ組分固化劑，20°C下固化30小時制得納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料。本實(shí)施例可采用噴涂或刷涂施工，與金屬基材表面具有很強(qiáng)的結(jié)合力，與中間漆配套使用，具有很好的耐腐蝕性，本實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下在300微米厚漿環(huán)氧底漆與200微米本發(fā)明納米改性聚硅氧烷船舶防污面漆的保護(hù)下，防污面漆的拋光速率小于40微米/年，在海洋生物環(huán)境中有效使用壽命為60個月
該涂料作為無毒長效船舶海洋防污涂料，其是具有極低表面能的表面防護(hù)材料，使海生物難以粘附在上面，起到防污防垢作用。實(shí)施例3I、納米漿的制備按納米ニ氧化鈦、Solsperse-4000聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酯按重量比I 0.2 I的配比混合后， 進(jìn)行納米珠磨處理8遍，制得納米ニ氧化鈦漿；2、納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料制備本發(fā)明納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料為甲、こ兩組分組成，按重量份數(shù)計，具體配方如下(I)甲組分Silikopon EF聚硅氧烷樹脂50份；納米ニ氧化鈦漿3份；ニ甲苯7 份；丁酷9 份；こニ醇こ醚醋酸酷2份；BYK-104s 分散劑0· 4 份；BYK-A 530 消泡劑0. 4 份；Bentone27 流平劑0· 2 份；Anti-settling agent 202P 防沉劑:0. 5 份;Aerosil 200 氣相白碳黑0. 5 份；鈦白粉R-960 :22 份；325目云母粉5份；(2)こ組分Dynasylan AMEO 固化劑15 份甲組分こ組分重量比為100 15。將以上物料研磨到細(xì)度為30微米以下。本實(shí)施例可采用噴涂和刷涂施工，將甲組分和こ組分混合物在25°C下固化24小時制備成納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料。按比例將聚硅氧烷樹脂、納米漿、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，攪拌均勻后，再加入以下物料分散劑、消泡劑、流平劑、防沉劑、氣相白碳黑、顔料、填料，用高速攪拌分散機(jī)在800rpm高速分散30分鐘，然后在球磨機(jī)中充分研磨2小吋，細(xì)度達(dá)到30微米以下，制成甲組分；再加入こ組分固化劑，30°C下固化20小時制得納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料。本實(shí)施例可采用噴涂或刷涂施工，與金屬基材表面具有很強(qiáng)的結(jié)合力，與中間漆配套使用，具有很好的耐腐蝕性。本實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下在300微米厚漿環(huán)氧底漆與200微米本發(fā)明納米改性聚硅氧烷船舶防污面漆的保護(hù)下，防污面漆的拋光速率小于40微米/年，在海洋生物環(huán)境中有效使用壽命為60個月。該涂料作為無毒長效船舶海洋防污涂料，其是具有極低表面能的表面防護(hù)材料，使海生物難以粘附在上面，起到防污防垢作用。
權(quán)利要求
1.一種納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于該涂料為甲、こ兩組分組成，甲組分以聚硅氧烷樹脂、納米漿、顏填料、助劑與溶劑組成，こ組分為固化劑；按重量份數(shù)計，具體配方如下 (1)甲組分 聚硅氧烷樹脂50-55份； 納米漿1_5份；其中，納米漿為納米ニ氧化鈦、聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酯均勻混合而成，納米ニ氧化鈦、聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比為I. O (O. 1-0. 2) (O. 7-1. O)； ニ甲苯5-8份； 丁酷6-10 份； こニ醇こ醚醋酸酷2. 0-3. O份； 分散劑0. 3-0. 5份； 消泡劑0. 3-0. 5份； 流平劑0. 1-0. 3份； 防沉劑0. 5-0. 8份； 氣相白碳黑0. 4-0. 7份； 顏料15-22份； 填料3_6份； (2)こ組分 固化劑14-18份； 甲組分こ組分重量比為100 (14-18)。
2.按照權(quán)利要求I所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于 聚硅氧烷樹脂為Silikopon EF聚硅氧烷樹脂。
3.按照權(quán)利要求I所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于:分散劑為 BYK-104s 或 Solsperse-4000 分散劑，流平劑為 TEGO Flow 300 或 Bentone27 流平齊U，防沉劑為Anti-settling agent 202P防沉劑,氣相白碳黑為Aerosil 200氣相白碳黑，消泡劑為BYK-A 530消泡劑。
4.按照權(quán)利要求I所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于顏料為鈦白粉，填料為云母粉。
5.按照權(quán)利要求I所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于固化劑為氣基娃燒偶聯(lián)劑。
6.按照權(quán)利要求I所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于 聚合物分散劑為聚羧酸鹽聚合物分散劑或聚氨酯嵌段聚合物分散劑。
7.—種權(quán)利要求I所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下 I)納米漿的制備 按納米ニ氧化鈦、聚合物分散劑、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比為1.0 (O. 1-0.2) (O. 7-1. O)的配比混合后，進(jìn)行納米珠磨處理3-8遍，制得納米ニ氧化鈦漿；2)納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料的制備 將聚硅氧烷樹脂、納米漿、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸、分散劑、消泡劑、流平劑、防沉劑、氣相白碳黑、顔料、填料，經(jīng)過高速攪拌分散、研磨到細(xì)度為30微米以下，制成甲組分；再加入こ組分固化劑，20-30°C下固化20-30小時制得納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料。
8.按照權(quán)利要求7所述的納米聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料的制備方法，其特征在干，甲組分的制備過程為將聚硅氧烷樹脂、納米漿、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，攪拌均勻后，再加入以下物料分散劑、消泡齊 、流平劑、防沉齊 、氣相白碳黑、顔料、填料，用高速攪拌分散機(jī)在800 IOO Orpm高速分散20 30分鐘,然后在球磨機(jī)中充分研磨2-4小吋，細(xì)度達(dá)到30微米以下，制成甲組分。
全文摘要
本發(fā)明涉及船舶防污涂料領(lǐng)域，具體為一種用于為海洋船舶的納米改性聚硅氧烷無毒低表面能船舶防污涂料及其制備方法，解決船舶外底面的長效無毒防污防腐蝕難題。按重量份數(shù)計，聚硅氧烷樹脂50-55份；納米漿1-5份；二甲苯5-8份；丁酯6-10份；乙二醇乙醚醋酸酯2.0-3.0份；分散劑0.3-0.5份；消泡劑0.3-0.5份；流平劑0.1-0.3份；防沉劑0.5-0.8份；氣相白碳黑0.4-0.7份；顏料15-22份；填料3-6份；將其按比例配好，分散、研磨至細(xì)度30微米以下，配制成甲組分；再將甲組分與乙組分混合固化，制備成無毒長效船舶海洋防污涂料，其是具有極低表面能的表面防護(hù)材料，使海生物難以粘附在上面，起到防污防垢作用。
文檔編號C09D5/16GK102618165SQ20121007438
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者劉福春, 張善志, 王震宇, 韓恩厚 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所, 大連裕祥科技集團(tuán)有限公司