一種環保海洋防汙塗料的製備方法與流程
2023-05-05 09:46:51
本發明涉及一種環保海洋防汙塗料的製備方法，屬於塗料製備技術領域。
背景技術：
人類長期為防止海生物對艦船和海洋設施的危害進行著不懈的努力。因為船舶附著海生物後，將明顯地增加表面摩擦阻力，降低船速，增加燃料消耗，增加進塢維修次數；浮標汙損而須經常更換；聲納罩汙損會降低靈敏度；海水進水管路(包括冷卻系統管路)、接頭和閥門汙損，導致流速降低，甚至堵塞，還會加速腐蝕。解決海生物汙損的方法中，以使用防汙塗料最為廣泛，也最為有效。
防汙塗料一般主要由基料、環保防汙劑、輔助材料、顏填料和有機溶劑等成份構成，依靠環保防汙劑的逐步釋放到海水中來抑制和阻止生物在船舶等海洋結構上的附著和生長，從而達到防汙的目的。有機錫自拋光防汙塗料以其優良的拋光降阻作用及防汙效果，一度得到了廣泛的應用。但由於有機錫對海洋環境會產生嚴重的汙染，使海生物發生遺傳變異，因此國際海事組織通過決議要求到2008年全面禁用有機錫。拋光型氧化亞銅類防汙塗料成為現有技術的主流，雖然符合現在的環保要求，但由於銅元素會在海洋中，特別是海港中大量積聚，導致海藻等生物的大量死亡，從而破壞生態平衡。由於上述原因，現有的研究機構，都已經開始致力於研究不含重金屬防汙劑的防汙塗料。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對傳統海洋防汙塗料含有重金屬或有機類有毒物質，對海洋環境產生汙染，長期使用威脅海洋生態平衡的問題，提供了一種以蚯蚓、鯰魚和泥鰍體表粘液為有效成分，添加自製聚合物微球製得環保海洋防汙塗料的方法。本發明首先採用加熱、強光及乙醇麻醉刺激蚯蚓快速分泌粘液，並溶解在乙醇溶液中，再以直流電和氯化鈉溶液刺激鯰魚和泥鰍，並置於缺水條件下刺激其分泌粘液，作為有效成分，與自製聚合物微球粉末復配，再與正丁醇、鈦白粉、滑石粉等混合製得環保海洋防汙塗料。本發明利用蚯蚓、鯰魚和泥鰍分泌的粘液避免海水中無機質及海洋生物的附著，同時利用自製聚合物微球固化後在塗層表面形成類似荷葉表面的疏水結構，進一步提高防汙效果，有效解決了傳統防汙塗料汙染海洋環境的問題。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：
（1）稱取300～500g活體蚯蚓，用去離子水反覆清洗3～5次，去除體表汙物，再將蚯蚓投入盛有1200～1400mL去離子水的燒杯中，並將燒杯置於水浴鍋中，加熱升溫至40～42℃，再將水浴鍋移至陽光下，通過滴液漏鬥以3～5mL/min速率向燒杯中滴加800～1000mL無水乙醇，待滴加完畢，用玻璃棒攪拌混合10～15min，分離收集蚯蚓，並用去離子水衝洗3～5次，收集淋洗液，與燒杯中物料合併後轉入旋轉蒸發儀，於溫度為75～80℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/5，得蚯蚓提取粘液，備用；
（2）依次稱取10～15kg鯰魚，300～500g泥鰍，倒入盛有600～800L質量分數為1.2～1.8%氯化鈉溶液的水槽中，隨後向水槽中通入電壓為20000～40000V，電流為0.6～0.8mA的直流電，持續通電15～30s，撤去直流電，並將水槽中氯化鈉溶液放空，收集鯰魚和泥鰍，用30～50L質量分數為50～60%乙醇溶液洗滌鯰魚和泥鰍，收集淋洗液，並轉入旋轉蒸發儀中，於溫度為75～80℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/6，得鯰魚和泥鰍提取粘液，備用；
（3）依次量取30～50mL甲基三甲氧基矽烷，150～180mL去離子水，加入三口燒瓶中，滴加質量分數為8～10%鹽酸，調節pH至2.2～2.6，再將燒瓶移入數顯測速恆溫磁力攪拌器中，於溫度為40～45℃，轉速為400～600r/min條件下，恆溫攪拌反應4～6h；
（4）待反應結束，調節溫度至55～60℃，攪拌轉速至600～800r/min，在恆溫攪拌狀態下，滴加質量分數為10～15%氨水，調節pH至10.6～10.8，隨後繼續恆溫攪拌反應2～4h，趁熱抽濾，去除濾液，用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將所得濾餅轉入烘箱中，於溫度為105～110℃條件下乾燥至恆重，再將乾燥後的濾餅置於研缽中，研磨10～15min，得聚合物微球粉末；
（5）按重量份數計，在混料機中依次加入20～30份步驟（1）備用蚯蚓提取粘液，10～15份步驟（2）備用鯰魚和泥鰍提取粘液，8～12份上述所得聚合物微球粉末，10～15份鈦白粉，20～30份滑石粉，300～400份二甲苯，200～300份正丁醇，10～15份丙二醇丁醚，於溫度為45～50℃，轉速為800～1200r/min條件下，恆溫攪拌混合2～4h，出料，灌裝，即得環保海洋防汙塗料。
本發明的應用方法：首先將所需塗覆的船體鋼材表面清理乾淨，使其表面無塵、無汙漬後，再將本發明製備的環保海洋防汙塗料塗覆於清潔後的鋼材表面，塗覆厚度控制為0.8～1.2mm，待塗覆結束後，在60～75℃下固化24～26h，完成塗覆即可，經檢測，本發明製備的環保海洋防汙塗料附著力達到一級，海水中浸泡1～2年無海洋生物附著，防汙性能可維持3～5年，且其不含有重金屬或有機類有毒物質，不會對海洋環境產生危害，保護海洋生態平衡。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明製備的環保海洋防汙塗料不含有重金屬或有機類有毒物質，不會對海洋環境產生危害，保護海洋生態平衡；
（2）本發明製備的環保海洋防汙塗料防汙性能好，防汙性能可維持3～5年，有效避免了大量海洋微生物的附著。
具體實施方式
首先稱取300～500g活體蚯蚓，用去離子水反覆清洗3～5次，去除體表汙物，再將蚯蚓投入盛有1200～1400mL去離子水的燒杯中，並將燒杯置於水浴鍋中，加熱升溫至40～42℃，再將水浴鍋移至陽光下，通過滴液漏鬥以3～5mL/min速率向燒杯中滴加800～1000mL無水乙醇，待滴加完畢，用玻璃棒攪拌混合10～15min，分離收集蚯蚓，並用去離子水衝洗3～5次，收集淋洗液，與燒杯中物料合併後轉入旋轉蒸發儀，於溫度為75～80℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/5，得蚯蚓提取粘液，備用；依次稱取10～15kg鯰魚，300～500g泥鰍，倒入盛有600～800L質量分數為1.2～1.8%氯化鈉溶液的水槽中，隨後向水槽中通入電壓為20000～40000V，電流為0.6～0.8mA的直流電，持續通電15～30s，撤去直流電，並將水槽中氯化鈉溶液放空，收集鯰魚和泥鰍，用30～50L質量分數為50～60%乙醇溶液洗滌鯰魚和泥鰍，收集淋洗液，並轉入旋轉蒸發儀中，於溫度為75～80℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/6，得鯰魚和泥鰍提取粘液，備用；依次量取30～50mL甲基三甲氧基矽烷，150～180mL去離子水，加入三口燒瓶中，滴加質量分數為8～10%鹽酸，調節pH至2.2～2.6，再將燒瓶移入數顯測速恆溫磁力攪拌器中，於溫度為40～45℃，轉速為400～600r/min條件下，恆溫攪拌反應4～6h；待反應結束，調節溫度至55～60℃，攪拌轉速至600～800r/min，在恆溫攪拌狀態下，滴加質量分數為10～15%氨水，調節pH至10.6～10.8，隨後繼續恆溫攪拌反應2～4h，趁熱抽濾，去除濾液，用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將所得濾餅轉入烘箱中，於溫度為105～110℃條件下乾燥至恆重，再將乾燥後的濾餅置於研缽中，研磨10～15min，得聚合物微球粉末；最後按重量份數計，在混料機中依次加入20～30份備用蚯蚓提取粘液，10～15份備用鯰魚和泥鰍提取粘液，8～12份上述所得聚合物微球粉末，10～15份鈦白粉，20～30份滑石粉，300～400份二甲苯，200～300份正丁醇，10～15份丙二醇丁醚，於溫度為45～50℃，轉速為800～1200r/min條件下，恆溫攪拌混合2～4h，出料，灌裝，即得環保海洋防汙塗料。
實例1
首先稱取500g活體蚯蚓，用去離子水反覆清洗5次，去除體表汙物，再將蚯蚓投入盛有1400mL去離子水的燒杯中，並將燒杯置於水浴鍋中，加熱升溫至42℃，再將水浴鍋移至陽光下，通過滴液漏鬥以5mL/min速率向燒杯中滴加1000mL無水乙醇，待滴加完畢，用玻璃棒攪拌混合15min，分離收集蚯蚓，並用去離子水衝洗5次，收集淋洗液，與燒杯中物料合併後轉入旋轉蒸發儀，於溫度為80℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/5，得蚯蚓提取粘液，備用；依次稱取15kg鯰魚，500g泥鰍，倒入盛有800L質量分數為1.8%氯化鈉溶液的水槽中，隨後向水槽中通入電壓為40000V，電流為0.8mA的直流電，持續通電30s，撤去直流電，並將水槽中氯化鈉溶液放空，收集鯰魚和泥鰍，用50L質量分數為60%乙醇溶液洗滌鯰魚和泥鰍，收集淋洗液，並轉入旋轉蒸發儀中，於溫度為80℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/6，得鯰魚和泥鰍提取粘液，備用；依次量取50mL甲基三甲氧基矽烷，180mL去離子水，加入三口燒瓶中，滴加質量分數為10%鹽酸，調節pH至2.6，再將燒瓶移入數顯測速恆溫磁力攪拌器中，於溫度為45℃，轉速為600r/min條件下，恆溫攪拌反應6h；待反應結束，調節溫度至60℃，攪拌轉速至800r/min，在恆溫攪拌狀態下，滴加質量分數為15%氨水，調節pH至10.8，隨後繼續恆溫攪拌反應4h，趁熱抽濾，去除濾液，用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將所得濾餅轉入烘箱中，於溫度為110℃條件下乾燥至恆重，再將乾燥後的濾餅置於研缽中，研磨15min，得聚合物微球粉末；最後按重量份數計，在混料機中依次加入30份備用蚯蚓提取粘液，15份備用鯰魚和泥鰍提取粘液，12份上述所得聚合物微球粉末，15份鈦白粉，30份滑石粉，400份二甲苯，300份正丁醇，15份丙二醇丁醚，於溫度為50℃，轉速為1200r/min條件下，恆溫攪拌混合4h，出料，灌裝，即得環保海洋防汙塗料。
首先將所需塗覆的船體鋼材表面清理乾淨，使其表面無塵、無汙漬後，再將本發明製備的環保海洋防汙塗料塗覆於清潔後的鋼材表面，塗覆厚度控制為1.2mm，待塗覆結束後，在75℃下固化26h，完成塗覆即可，經檢測，本發明製備的環保海洋防汙塗料附著力達到一級，海水中浸泡2年無海洋生物附著，防汙性能可維持5年，且其不含有重金屬或有機類有毒物質，不會對海洋環境產生危害，保護海洋生態平衡。
實例2
首先稱取300g活體蚯蚓，用去離子水反覆清洗3次，去除體表汙物，再將蚯蚓投入盛有1200mL去離子水的燒杯中，並將燒杯置於水浴鍋中，加熱升溫至40℃，再將水浴鍋移至陽光下，通過滴液漏鬥以3mL/min速率向燒杯中滴加800mL無水乙醇，待滴加完畢，用玻璃棒攪拌混合10min，分離收集蚯蚓，並用去離子水衝洗3次，收集淋洗液，與燒杯中物料合併後轉入旋轉蒸發儀，於溫度為75℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/5，得蚯蚓提取粘液，備用；依次稱取10kg鯰魚，300g泥鰍，倒入盛有600L質量分數為1.2%氯化鈉溶液的水槽中，隨後向水槽中通入電壓為20000V，電流為0.6mA的直流電，持續通電15s，撤去直流電，並將水槽中氯化鈉溶液放空，收集鯰魚和泥鰍，用30L質量分數為50%乙醇溶液洗滌鯰魚和泥鰍，收集淋洗液，並轉入旋轉蒸發儀中，於溫度為75℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/6，得鯰魚和泥鰍提取粘液，備用；依次量取30mL甲基三甲氧基矽烷，150mL去離子水，加入三口燒瓶中，滴加質量分數為8%鹽酸，調節pH至2.2，再將燒瓶移入數顯測速恆溫磁力攪拌器中，於溫度為40℃，轉速為400r/min條件下，恆溫攪拌反應4h；待反應結束，調節溫度至55℃，攪拌轉速至600r/min，在恆溫攪拌狀態下，滴加質量分數為10%氨水，調節pH至10.6，隨後繼續恆溫攪拌反應2h，趁熱抽濾，去除濾液，用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將所得濾餅轉入烘箱中，於溫度為105℃條件下乾燥至恆重，再將乾燥後的濾餅置於研缽中，研磨10min，得聚合物微球粉末；最後按重量份數計，在混料機中依次加入20份備用蚯蚓提取粘液，10份備用鯰魚和泥鰍提取粘液，8份上述所得聚合物微球粉末，10份鈦白粉，20份滑石粉，300份二甲苯，200份正丁醇，10份丙二醇丁醚，於溫度為45℃，轉速為800r/min條件下，恆溫攪拌混合2h，出料，灌裝，即得環保海洋防汙塗料。
首先將所需塗覆的船體鋼材表面清理乾淨，使其表面無塵、無汙漬後，再將本發明製備的環保海洋防汙塗料塗覆於清潔後的鋼材表面，塗覆厚度控制為0.8mm，待塗覆結束後，在60℃下固化24h，完成塗覆即可，經檢測，本發明製備的環保海洋防汙塗料附著力達到一級，海水中浸泡1年無海洋生物附著，防汙性能可維持3年，且其不含有重金屬或有機類有毒物質，不會對海洋環境產生危害，保護海洋生態平衡。
實例3
首先稱取400g活體蚯蚓，用去離子水反覆清洗4次，去除體表汙物，再將蚯蚓投入盛有1200mL去離子水的燒杯中，並將燒杯置於水浴鍋中，加熱升溫至41℃，再將水浴鍋移至陽光下，通過滴液漏鬥以4mL/min速率向燒杯中滴加900mL無水乙醇，待滴加完畢，用玻璃棒攪拌混合12min，分離收集蚯蚓，並用去離子水衝洗4次，收集淋洗液，與燒杯中物料合併後轉入旋轉蒸發儀，於溫度為77℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/5，得蚯蚓提取粘液，備用；依次稱取12kg鯰魚，400g泥鰍，倒入盛有700L質量分數為1.5%氯化鈉溶液的水槽中，隨後向水槽中通入電壓為30000V，電流為0.7mA的直流電，持續通電20s，撤去直流電，並將水槽中氯化鈉溶液放空，收集鯰魚和泥鰍，用40L質量分數為55%乙醇溶液洗滌鯰魚和泥鰍，收集淋洗液，並轉入旋轉蒸發儀中，於溫度為77℃條件下，旋蒸濃縮至原體積的1/6，得鯰魚和泥鰍提取粘液，備用；依次量取40mL甲基三甲氧基矽烷，170mL去離子水，加入三口燒瓶中，滴加質量分數為9%鹽酸，調節pH至2.4，再將燒瓶移入數顯測速恆溫磁力攪拌器中，於溫度為44℃，轉速為500r/min條件下，恆溫攪拌反應5h；待反應結束，調節溫度至56℃，攪拌轉速至700r/min，在恆溫攪拌狀態下，滴加質量分數為12%氨水，調節pH至10.7，隨後繼續恆溫攪拌反應3h，趁熱抽濾，去除濾液，用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將所得濾餅轉入烘箱中，於溫度為107℃條件下乾燥至恆重，再將乾燥後的濾餅置於研缽中，研磨12min，得聚合物微球粉末；最後按重量份數計，在混料機中依次加入25份備用蚯蚓提取粘液，12份備用鯰魚和泥鰍提取粘液，10份上述所得聚合物微球粉末，12份鈦白粉，25份滑石粉，350份二甲苯，250份正丁醇，12份丙二醇丁醚，於溫度為47℃，轉速為900r/min條件下，恆溫攪拌混合3h，出料，灌裝，即得環保海洋防汙塗料。
首先將所需塗覆的船體鋼材表面清理乾淨，使其表面無塵、無汙漬後，再將本發明製備的環保海洋防汙塗料塗覆於清潔後的鋼材表面，塗覆厚度控制為0.9mm，待塗覆結束後，在70℃下固化24h，完成塗覆即可，經檢測，本發明製備的環保海洋防汙塗料附著力達到一級，海水中浸泡1年無海洋生物附著，防汙性能可維持4年，且其不含有重金屬或有機類有毒物質，不會對海洋環境產生危害，保護海洋生態平衡。