一種納米ZnO改性無毒低表面能海洋防汙塗料及其製備方法
2023-07-11 01:07:11
專利名稱：一種納米ZnO改性無毒低表面能海洋防汙塗料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種防汙塗料，特別涉及一種納米改性的無毒低表面能海洋防汙塗料及其製備方法。
背景技術：
船舶表面附著海洋生物後，不僅會使船舶的航速降低，操控性下降，燃油消耗量增加；而且還會使船舶、海水淡化設備及水下設施等的腐蝕程度加劇，使用壽命顯著縮短。為了降低海洋生物附著的危害，防止海洋生物對船舶的汙損，人們研究了多種防汙技術，如電解海水防汙、超聲波防汙、生物酶防汙、低表面能防汙和塗裝防汙漆防汙等，而在海洋結構物表面塗裝防汙塗料是解決汙損問題的既經濟又高效的重要途徑。
在過去的幾十年中，含有機錫的防汙漆曾被大量使用。有機錫在低濃度下可以達到廣譜、高效的防汙目的，但由於這些物質在水中穩定且會積累，可引起一些生物體畸形， 還有可能進入食物鏈，成為影響人類健康和生態的安全隱患。因此，國際海事組織(MO)所屬的海洋環境保護委員會(MEPC)規定了含有機錫的防汙漆最終使用期限為2008年I月I 日。鑑於此，各國都在積極研發無毒防汙劑和不含有機錫的環保防汙塗料。
20世紀70年代以來，各國的研究人員就開始致力於低表面能塗料的研究。人們通常將表面能〈100mN/m2的有機聚合物或蠟的表面稱為「低表面能表面」。由於海洋生物對艦船表面的附著通常是以化學鍵合、靜電作用、機械聯鎖、擴散等方式進行的，而汙損物從塗料表面則是以剝離、平面剪切、非平面剪切等方式脫落。其中，剝離脫落所需要的能量較小。因此低表面能防汙塗料作用機理就在於利用塗層較低的表面張力，使汙損生物與塗料的塗膜表面浸潤性差，接觸角小，從而難以附著或附著不牢，此類塗料的塗膜表面彈性模量較低，從而使粘附脫落傾向於剝離脫落方式。目前研究較為成熟的低表面能塗料有2類 一類是氟化物系列低表面能防汙塗料，另一類是有機矽系列低表面能防汙塗料。
由於氟聚合物成本較高，有機娃系列化合物(包括娃氧燒樹脂、有機娃橡膠)及其改性物質等作為低表面能防汙塗料也日益受到人們的重視。有機矽化合物的憎水性使其表面張力低，結構穩定。在海水中長期浸泡，結構的變化也很小，而矽樹脂的彈性也可防止海洋生物的附著。目前，含矽的低表面能防汙塗料的研究方向應為利用有機-無機複合技術開發出具有低表面能特性及其他特性(如自拋光性)的防汙塗料。發明內容
本發明的目的之一是針對以上現有技術的缺陷，提出一種具有無毒性物質釋放、 符合環保的要求，並具有優異的低表面能和良好的力學性能的海洋船舶防汙塗料。
本發明的目的之二是提供上述防汙塗料的製備方法。
為了實現以上的發明目的，本發明採用以下技術方案一種納米ZnO改性無毒低表面能海洋防汙塗料，包括以下組分有機矽改性丙烯酸樹脂10 50份；納米ZnO 5 20份；混合溶劑25 40份；顏填料5 10份；助劑2 5份；其中所述混合溶劑為正丁醇、 二甲苯、異丙醇、甲苯或者它們的混合物；其中所述助劑為陽離子表面活性劑、氟化鈉或它們的混合物。
根據以上配方製備製備本發明納米ZnO改性無毒低表面能海洋防汙塗料的方法， 包括以下步驟(1)在分散機中加入混合溶劑和有機矽改性丙烯酸樹脂，攪拌30min；(2)ZnO研磨過100目篩後加入分散機中，攪拌30min ；(3)加入顏填料，在2000r/min的速度下分散2h後加入助劑，再攪拌lh，過濾出料。
納米材料因其具有粒徑小、比表面積大、粒子微孔多以及吸附能力強等特性，對提高塗料的懸浮穩定性及塗層與基材之間的結合力等方面有明顯作用，可顯著提高塗膜的緻密性、表面平整度和耐洗刷性；降低塗抹表面的表面能。納米ZnO的粒徑介於I lOOnm， 又稱為超微細ZnO。由於顆粒尺寸的細微化，比表面積急劇增加，使得納米ZnO產生了其本體塊狀物料所不具備的表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等。
本發明的有益效果在於塗膜具有無毒性物質釋放、符合環保的要求，並具有優異的低表面能和良好的力學性能。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進一步的說明。
實施例一有機矽改性丙烯酸樹脂30份；納米ZnO 10份；正丁醇15份、二甲苯15份；顏填料5 份；陽離子表面活性劑2份。
實施例二 有機矽改性丙烯酸樹脂50份；納米ZnO 15份；異丙醇15份、二甲苯15份；顏填料10 份；陽離子表面活性劑5份。
實施例三有機矽改性丙烯酸樹脂10份；納米ZnO 5份；甲苯10份、正丁醇15份；顏填料5份； 氟化鈉3份。
實施例四有機矽改性丙烯酸樹脂40份；納米ZnO 20份；甲苯20份、異丙醇20份；顏填料7份； 氟化鈉3份、陽離子表面活性劑2份。
根據以上配方製備製備本發明納米ZnO改性無毒低表面能海洋防汙塗料的方法， 包括以下步驟(1)在分散機中加入混合溶劑和有機矽改性丙烯酸樹脂，攪拌30min；(2)ZnO研磨過100目篩後加入分散機中，攪拌30min ；(3)加入顏填料，在2000r/min的速度下分散2h後加入助劑，再攪拌lh，過濾出料。
性能檢測(1)塗膜附著力使用溼膜製備器製備膜厚為50Mm的標準檢測樣板，參照GB1720-79 漆膜附著力測定法檢測；(2)塗膜耐衝擊強度參照GB1732-79漆膜耐衝擊強度測定法檢測；(3)塗膜硬度參照GB6739-79漆膜硬度鉛筆測定法測定；(4)塗膜柔韌性參照GB1731-79漆膜韌性測定法檢測塗料漆膜的；(5)接觸角用GS-X150型接觸角檢測儀對塗膜與水的接觸角進行檢測。
測試結果
權利要求
1.一種納米ZnO改性無毒低表面能海洋防汙塗料，其特徵在於包括以下組分 有機矽改性丙烯酸樹脂10 50份； 納米ZnO 5 20份； 混合溶劑 25 40份； 顏填料 5 10份； 助劑 2 5份； 其中所述混合溶劑為正丁醇、二甲苯、異丙醇、甲苯或者它們的混合物； 其中所述助劑為陽離子表面活性劑、氟化鈉或它們的混合物。
2.根據權利要求I所述的納米ZnO改性無毒低表面能海洋防汙塗料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)在分散機中加入混合溶劑和有機矽改性丙烯酸樹脂，攪拌30min； (2)ZnO研磨過100目篩後加入分散機中攪拌30min ； (3)加入顏填料，在2000r/min的速度下分散2h後加入助劑，再攪拌lh，過濾出料。
全文摘要
本發明公開了一種納米ZnO改性無毒低表面能海洋防汙塗料及其製備方法，塗料組成以下組分有機矽改性丙烯酸樹脂10～50份；納米ZnO5～20份；混合溶劑25～40份；顏填料5～10份；助劑2～5份；其中所述混合溶劑為正丁醇、二甲苯、異丙醇、甲苯或者它們的混合物；其中所述助劑為陽離子表面活性劑、氟化鈉或它們的混合物。所製得塗膜具有無毒性物質釋放、符合環保的要求，並具有優異的低表面能和良好的力學性能。
文檔編號C09D5/16GK102977706SQ20121041499
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者汪洋 申請人:汪洋