一種緩釋防汙浮體材料及其製備方法與流程

2024-04-15 06:34:05

1.本發明屬於防汙浮體材料技術領域，尤其涉及一種緩釋防汙浮體材料及其製備方法。


背景技術：

2.由於漂浮式光伏發電系統的廣泛應用，使得可用的淡水水域資源正逐步消耗而變得稀缺。因此，近海水面光伏逐漸成為應用的方向，隨著近海漂浮項目案例的實施，存在的問題也逐漸暴露出來，如水面浮體附著大量汙損生物。
3.採用防汙塗層對附著生物起到毒殺作用，但由於塗層中防汙助劑初期含量足，密度大，造成暴釋現象，在後期由於沒有足量濃度的防汙劑，達不到防汙效果，大大縮短防汙期效。同時市場上存在掛網隔離，初期效果明顯，但隨著防汙期效的增長，網孔逐漸被堵塞，網內水交換降低而造成局部生態破壞，需要及時進行隔離網更換。


技術實現要素：

4.有鑑於此，本發明的目的在於提供一種緩釋防汙浮體材料及其製備方法，該緩釋防汙浮體材料能夠防止防汙助劑暴釋，延長防汙助劑期效。
5.本發明提供了一種緩釋防汙浮體材料，包括浮體材料層；
6.和緩釋材料層；
7.以重量份數計，所述浮體材料層包括高密度聚乙烯樹脂80～90份和功能母料10～20份；
8.所述緩釋材料層包括水溶性高分子材料30～50份、納米管10～20份和防汙助劑40～60份。
9.本發明提供的緩釋防汙浮體材料包括浮體材料層，以重量份數計，所述浮體材料層包括高密度聚乙烯樹脂80～90份和功能母料10～20份。所述高密度聚乙烯樹脂在190℃，21.6kg下熔融指數為4～15g/10min。所述功能母料包括聚乙烯載體，及負載在載體上的抗氧劑、光穩定劑、光吸收劑和光屏蔽劑；所述功能母料在190℃，2.16kg下熔融指數為20～40g/10min。在本發明中，所述功能母料能夠保障浮體材料的室外長久使用，其為一種耐候體系。
10.本發明提供的緩釋防汙浮體材料包括緩釋材料層，以重量份數計，所述緩釋材料層包括水溶性高分子材料30～50份、納米管10～20份和防汙助劑40～60份。在本發明中，所述緩釋材料層優選設置於所述浮體材料層的表面，設置於所述浮體材料層的單表面；或設置於所述浮體材料層的所有外表面；優選設置於所述浮體材料層的單表面。在本發明中，所述水溶性高分子材料選自聚乙烯醇、聚環氧乙烷、聚醯胺和環氧樹脂中的一種或多種。所述防汙助劑選自滷代呋喃酮、辣椒素、神經醯胺磷酸膽鹼和肉矽酸硫酸脂中的一種或多種。在本發明中，所述納米管選自碳納米管、矽納米管和氟納米管中的一種或多種；所述納米管的粒徑為1～500μm，比表面積》500m2/g，管徑1～10nm。若納米管的粒徑、管徑和比表面積不在
上述範圍內，則緩釋防汙浮體材料的釋放速率上升，容易發生爆施現象，降低防汙壽命。具體實施例中，所述納米管選自比表面積600m2/g，管徑2mm的碳納米管；或比表面積600m2/g，管徑2nm的矽納米管；或比表面積600m2/g，管徑2nm的氟納米管。本發明通過採用上述種類的水溶性高分子材料和納米管共同作用來實現浮體材料的控釋。本發明通過添加納米管，調節防汙助劑釋放速率，同時減緩水溶性高分子材料溶解速率，起到長期防汙效果；水溶性高分子材料在水中緩慢逐層溶解的同時，能夠帶走沾附於材料上的汙損物，增加防汙效果。所述防汙助劑起到防汙作用。
11.在本發明中，所述緩釋材料層中水溶性高分子材料、納米管和防汙助劑混合後形成單層物料設置於所述浮體材料層的表面；即所述緩釋防汙浮體材料包括浮體材料層和緩釋材料層(見圖1)；
12.或所述緩釋材料中防汙助劑、納米管和水溶性高分子材料均各自以單層物料形式依次設置於所述浮體材料層的表面；即所述緩釋防汙浮體材料包括浮體材料、防汙助劑層和緩釋層，所述緩釋層包括納米管層和水溶性高分子材料層(見圖2)，所述納米管層與防汙助劑層相鄰。
13.本發明提供了一種上述技術方案所述緩釋防汙浮體材料的製備方法，包括以下步驟：
14.將高密度聚乙烯樹脂80～90份和功能母料10～20份混合，擠出，得到浮體材料層；
15.將緩釋材料層設置於所述浮體材料層的表面，得到緩釋防汙浮體材料；
16.所述緩釋材料層包括水溶性高分子材料30～50份、納米管10～20份和防汙助劑40～60份。
17.本發明將高密度聚乙烯樹脂80～90份和功能母料10～20份混合，擠出，得到浮體材料層。在本發明中，所述高密度聚乙烯樹脂和功能母料混合均勻後加入螺杆餵料口，螺杆的轉速為400～600rpm。擠出段的熔融溫度為150～220℃。
18.在本發明中，若緩釋材料層中水溶性高分子材料、納米管和防汙助劑混合後形成單層物料設置於所述浮體材料層的表面，則緩釋材料設置於所述浮體材料層的表面具體包括：將水溶性高分子材料、納米管和防汙助劑混合，設置於所述浮體材料層的表面，得到緩釋防汙hdpe浮體材料。
19.在本發明實施例中，具體包括：將水溶性高分子材料、納米管和防汙助劑混合置於外層螺杆餵料口，擠出，經多層設備加工後，得到緩釋防汙浮體材料。螺杆的轉速為300～600rpm，擠出段的熔融溫度為150～240℃。
20.在本發明中，若緩釋材料層中水溶性高分子材料、納米管和防汙助劑均各自以單層物料形式依次設置於所述浮體材料層的表面，則將緩釋材料設置於所述浮體材料層的表面具體包括：將防汙助劑塗抹在浮體表層；再將納米管塗覆在防汙助劑表層；將水溶性高分子材料塗覆於碳納米管表層。
21.本發明提供了一種緩釋防汙浮體材料，包括浮體材料層；和緩釋材料層；以重量份數計，所述浮體材料層包括高密度聚乙烯樹脂80～90份和功能母料10～20份；所述緩釋材料層包括水溶性高分子材料30～50份、納米管10～20份和防汙助劑40～60份。本發明通過採用納米管調節防汙助劑的釋放速率，還能減緩水溶性高分子材料的溶解速率，達到長期防汙效果。實驗結果表明：緩釋防汙浮體材料的防汙助劑釋放速率為0.12～1.48mg/l/d。
附圖說明
22.圖1為本發明提供的緩釋防汙浮體材料的一種結構示意圖；
23.圖2為本發明提供的緩釋防汙浮體材料的另一種結構示意圖。
具體實施方式
24.為了進一步說明本發明，下面結合實施例對本發明提供的一種緩釋防汙浮體材料及其製備方法進行詳細地描述，但不能將它們理解為對本發明保護範圍的限定。
25.以下案例中，所述聚乙烯功能母料以聚乙烯為載體，載體上負載的質量比為1:1的抗氧劑雙酚a與抗氧劑1010複合物、光穩定劑2020、光吸收劑326；抗氧劑複合物佔聚乙烯質量的5％，光穩定劑佔聚乙烯質量的0.02％，光吸收劑佔聚乙烯質量的0.05％；
26.實施例1
27.將80份高密度聚乙烯樹脂(在190℃，21.6kg下熔融指數為9.0g/10min)、20份聚乙烯功能母料(在190℃，2.16kg下熔融指數為30g/10min)混合均勻後加入到螺杆餵料口，設定螺杆轉速為450rpm，擠出段熔融溫度為190℃，加工製備吹塑浮體；
28.將60份防汙助劑(滷代呋喃酮)、10份碳納米管(比表面積600m2/g，管徑2nm)和30份(質量比為1:1的環氧樹脂與聚醯胺的混合物)高分子複合材料依次塗覆於吹塑浮體表層。
29.實施例2
30.將83份高密度聚乙烯樹脂(在190℃，21.6kg下熔融指數為8.5g/10min)、17份聚乙烯功能母料(在190℃，2.16kg下熔融指數為25g/10min)混合均勻後加入到內層螺杆餵料口，設定螺杆轉速為450rpm，擠出段熔融溫度為195℃，加工製備吹塑浮體；
31.將48份防汙助劑(滷代呋喃酮)、塗抹在吹塑浮體表層；將14份碳納米管(比表面積600m2/g，管徑2nm)塗覆在防汙助劑表層；將32份水溶性高分子材料(質量比為1:1的環氧樹脂與聚醯胺的混合物)塗覆於碳納米管表層，得到緩釋防汙浮體材料。
32.實施例3
33.將87份高密度聚乙烯樹脂(在190℃，21.6kg下熔融指數為8.0g/10min)、13份聚乙烯功能母料(在190℃，2.16kg下熔融指數為30g/10min)混合均勻後加入到內層螺杆餵料口，設定螺杆轉速為450rpm，擠出段熔融溫度為195℃；
34.將40份水溶性高分子材料(質量比為1:1的環氧樹脂與聚醯胺的混合物)、16份碳納米管(比表面積600m2/g，管徑2nm)和44份防汙助劑(滷代呋喃酮)混合均勻後加入到外層螺杆餵料口，設定螺杆轉速為500rpm，擠出段熔融溫度為190℃；經多層設備加工後，得到緩釋防汙浮體材料。
35.實施例4
36.將90份高密度聚乙烯樹脂(在190℃，21.6kg下熔融指數為9.5g/10min)、10份聚乙烯功能母料(在190℃，2.16kg下熔融指數為30g/10min)混合均勻後加入到內層螺杆餵料口，設定螺杆轉速為450rpm，擠出段熔融溫度為195℃，加工製備吹塑浮體；
37.將40份防汙助劑(滷代呋喃酮)、塗抹在吹塑浮體表層；將20份碳納米管(比表面積600m2/g，管徑2nm)塗覆在防汙助劑表層；將40份環氧樹脂塗覆於納米管表層，得到緩釋防汙浮體材料。
38.實施例5
39.將80份高密度聚乙烯樹脂(在190℃，21.6kg下熔融指數為9.0g/10min)、20份聚乙烯功能母料(在190℃，2.16kg下熔融指數為30g/10min)混合均勻後加入到螺杆餵料口，設定螺杆轉速為450rpm，擠出段熔融溫度為190℃，加工製備吹塑浮體；
40.將60份防汙助劑(滷代呋喃酮)、15份矽納米管(比表面積600m2/g，管徑2nm)和25份(質量比為1:1的環氧樹脂與聚醯胺的混合物)高分子複合材料依次塗覆於吹塑浮體表層。
41.實施例6
42.將80份高密度聚乙烯樹脂(在190℃，21.6kg下熔融指數為9.0g/10min)、20份聚乙烯功能母料(在190℃，2.16kg下熔融指數為30g/10min)混合均勻後加入到螺杆餵料口，設定螺杆轉速為450rpm，擠出段熔融溫度為190℃，加工製備吹塑浮體；
43.將60份防汙助劑(滷代呋喃酮)、15份氟納米管(比表面積600m2/g，管徑2nm)和25份(質量比為1:1的環氧樹脂與聚醯胺的混合物)高分子複合材料依次塗覆於吹塑浮體表層。
44.實施例7
45.將90份高密度聚乙烯樹脂(在190℃，21.6kg下熔融指數為9.5g/10min)、10份聚乙烯功能母料(在190℃，2.16kg下熔融指數為30g/10min)混合均勻後加入到螺杆餵料口，設定螺杆轉速為450rpm，擠出段熔融溫度為195℃，加工製備吹塑浮體；
46.將40份防汙助劑(滷代呋喃酮)、塗抹在吹塑浮體表層；將10份碳納米管(比表面積10m2/g，管徑500nm)，塗覆在防汙助劑表層；將50份水溶性高分子材料(質量比為1:1的環氧樹脂與聚醯胺的混合物)塗覆於納米管表層，得到緩釋防汙浮體材料。
47.對比例1
48.將80份高密度聚乙烯樹脂(在190℃，21.6kg下熔融指數為9.0g/10min)、20份聚乙烯功能母料混合均勻後加入到螺杆餵料口，設定螺杆轉速為500rpm，擠出段熔融溫度為195℃；
49.將60份防汙助劑(滷代呋喃酮)、5份碳納米管(比表面積600m2/g，管徑2nm)和35份(質量比為1：1的環氧樹脂與聚醯胺的混合物)水溶性高分子複合材料依次塗覆於吹塑浮體表層，得到緩釋防汙浮體材料；
50.對比例2
51.將90份高密度聚乙烯樹脂(在190℃，21.6kg下熔融指數為9.5g/10min)、10份聚乙烯功能母料(在190℃，2.16kg下熔融指數為30g/10min)混合均勻後加入到螺杆餵料口，設定螺杆轉速為450rpm，擠出段熔融溫度為195℃，加工製備吹塑浮體；
52.將60份防汙助劑(滷代呋喃酮)、塗抹在吹塑浮體表層；將40份碳納米管(比表面積600m2/g，管徑2nm)塗覆在防汙助劑表層，得到緩釋防汙浮體材料。
53.對比例3
54.將90份高密度聚乙烯樹脂(在190℃，21.6kg下熔融指數為9.5g/10min)、10份聚乙烯功能母料(在190℃，2.16kg下熔融指數為30g/10min)混合均勻後加入到螺杆餵料口，設定螺杆轉速為450rpm，擠出段熔融溫度為195℃，加工製備吹塑浮體；
55.將60份防汙助劑(滷代呋喃酮)、塗抹在吹塑浮體表層；將40份高分子複合材料(質
量比為1:1的環氧樹脂與聚醯胺的混合物)塗覆在防汙助劑表層，得到緩釋防汙浮體材料。
56.防汙劑釋放速率測定：
57.分別裁取實施例和對比例的約2cm2的防汙浮體材料，置於盛有100ml蒸餾水的離心管中進行攪拌，樣品按照設定時間進行離心並取出液體，同時在分光光度計儀器中測定溶液中防汙助劑的濃度，再次向離心管中加入等量蒸餾水，重複操作步驟。
58.缺口衝擊性能測定：
59.按gb/t 1043.1-2008的規定進行，缺口類型為a型，試樣選用該國標表1中1型試樣，擺錘能量5j，衝擊速度2.9m/s。
60.彎曲強度的測定：
61.按gb/t 9341-2008的規定進行，試樣規格：80mm
×
10mm
×
4mm，跨距：64mm，彎曲試驗速度：2mm/min。
62.表1實施例和對比例的防汙助劑釋放速率
[0063][0064]
由以上實施例可知，本發明提供了一種緩釋防汙浮體材料，包括浮體材料層；和緩釋材料層；以重量份數計，所述浮體材料層包括高密度聚乙烯樹脂80～90份和功能母料10～20份；所述緩釋材料層包括水溶性高分子材料30～50份、納米管10～20份和防汙助劑40～60份。本發明通過採用納米管調節防汙助劑的釋放速率，還能減緩水溶性高分子材料的溶解速率，達到長期防汙效果；另外，通過增加緩釋層，浮體材料的缺口衝擊性能得到增強，材料的剛性降低。實驗結果表明：緩釋防汙浮體材料的防汙助劑平均釋放速率為0.12～3.85mg/l/d；缺口衝擊性能為40.1～49.6kj/m2；彎曲強度為18.9～25.6mpa。
[0065]
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人
員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。