一种表面微结构自抛光防污涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及海洋防污技术领域，为克服现有自抛光防污涂层氧化亚铜防污剂使用量大、表面微结构涂层难以在船舶表面施工及因海洋微生物及无机物在表面的沉积使得涂层破坏而难起到其防污作用的问题，提供了一种表面微结构自抛光防污涂层及其制备方法，所述表面微结构自抛光防污涂层由以下重量份的组分组成：树脂20～30份，微凝胶球1～3份，交联剂1～2份，增塑剂2～3份，氧化亚铜4～5份，吡啶硫酮铜2～3份，萜烯5～8份和有机溶剂5～8份。本发明专利技术利用表面微结构和自抛光防污剂的协同防污作用，增强了涂层表面的防污效果，同时也大大降低了现有自抛光防污涂料配方防污剂的使用量，降低对海洋环境的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种表面微结构自抛光防污涂层及其制备方法
本专利技术涉及海洋防污
，尤其涉及一种表面微结构自抛光防污涂层及其制备方法。
技术介绍
海洋污损指的是海洋生物对暴露在海水中表面的附着和生长，对海洋船舶及海洋设施造成巨大的危害，它不但会增大船舶摩擦阻力，降低航速，增加燃油消耗，导致轮机老化损坏、涂层破坏、钢材腐蚀，而且还存在着影响传热、增加设备能耗等问题。据国外统计分析，海洋生物污损可造成船舶燃料消耗增加40％以上，全球每年合计约增耗燃料700余万吨，造成经济损失可达近百亿美元，同时增加CO2气体21000万吨、SO2气体560万吨。涂装防污涂料被公认为是最经济、有效和普遍采用的防污方法。2008年1月全球海域禁止使用含有机锡类杀生性材料的防污涂料，三丁基锡类防污涂料的禁用促进了防污涂料朝着不含有机锡、低氧化亚铜含量、不含重金属杀菌剂和无杀菌剂的环保型发展。目前，环保型防污涂料主要包括自抛光型防污涂层、低表面能的污损脱附型防污涂料、微结构表面涂层、水凝胶类防污技术等，但这些方法都有不同程度的存在局限性，如自抛光防污涂层必须使用一定量的防污剂才能达到较好的防污效果，而防污剂一般都有一定的毒性，长期使用同样会对海洋环境及生态造成破坏；而可脱附弹性体涂层成本较高，与基底粘结力较差，一般需要中间涂层，因此涂覆困难；对于表面含微结构的涂层，则由于海洋环境的复杂性，海洋微生物及无机物在表面的沉积使得微结构很容易被破坏而失去其防污作用。中国专利文献上公开了“一种自抛光防污漆”，其申请公布号为CN105482702A，该专利技术的自抛光防污漆由树脂、防污剂、石墨烯微片、颜填料、分散剂、有机膨润土及有机溶剂组成，尽管该防污漆具有防污高效、低VOC的优势，但是其防污剂的使用量每100质量份中高达50～55份，氧化亚铜的使用量30～35％，大量使用仍然会对海洋环境造成破坏。中国专利文献上公开了“具有海洋防污功能的仿生微纳结构表面材料的制作方法”，其申请公布号为CN101792534A，该专利技术利用高分子材料负向结构模板仿生海洋生物的表面微纳结构，这种结构具有模板材料价格便宜，配料工艺简单的特点，但是其很难在现有船舶上得到应用，且其表面的微结构无法再生，很难在复杂的海洋环境中保持始终清洁的表面，一直起到防污作用。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有自抛光防污涂层氧化亚铜防污剂使用量大、表面微结构涂层难以在船舶表面施工及因海洋微生物及无机物在表面的沉积使得涂层破坏而难以起到其防污作用的问题，提供了一种可大大降低防污剂使用量，表面微结构持续再生的自抛光防污涂层。本专利技术还提供了一种表面微结构自抛光防污涂层的制备方法，该方法步骤简单，工艺条件易于控制，易于工业化生产。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种表面微结构自抛光防污涂层，所述表面微结构自抛光防污涂层由以下重量份的组分组成：树脂20～30份，微凝胶球1～3份，交联剂1～2份，增塑剂2～3份，氧化亚铜4～5份，吡啶硫酮铜2～3份，萜烯5～8份和有机溶剂5～8份。所述氧化亚铜、吡啶硫酮铜为粉末状固体，为防污剂，帖烯为片状固体，均为工业品。本专利技术采用上述配方得到的防污涂层中，微凝胶球分散于涂层中，因吸水膨胀而形成表面凸起的微结构，微结构因抛光树脂的抛光而不断再生，持续发挥微结构的防污作用，避免了因复杂的海洋环境导致海洋微生物及无机物在涂层表面的沉积，致使微结构被破坏而失去其防污作用。超景深显微镜500倍观察表明，该表面微结构自抛光防污涂层在人工海水浸泡过程中，随着涂层的不断抛光，表面始终存在凸起的微结构，微结构尺寸约为1～2μm。室内小球藻防污性能评价试验表明，微结构和防污剂存在协同防污效果。表面微结构和防污剂的协同防污作用，增强了涂层表面的防污效果，可将现有自抛光涂层防污剂的使用量降低50％～60％，从而降低对海洋环境的影响。本专利技术的表面微结构自抛光防污涂层中树脂与微凝胶球的交联反应使涂层形成网络结构，提高了涂层的耐水性，有利于延长涂层的使用寿命。作为优选，所述树脂为丙烯酸脂类树脂。作为优选，所述丙烯酸脂类树脂由两种丙烯酸脂类单体与丙烯酸通过自由基聚合反应合成的三元无规共聚物。作为优选，所述树脂的制备方法为：首先在装有搅拌器、回流冷凝装置、半自动进样装置、通气管的四口烧瓶中加入溶剂，溶剂为二甲苯或者二甲苯与正丁醇的混合溶剂(质量比7:3～9:1)，控制搅拌转速为150～200转/分，通入氮气除氧30分钟后将溶剂加热到85℃并保持恒定的氮气压力。然后将丙烯酸脂类单体、丙烯酸与偶氮二异丁腈的混合溶液通过半自动滴加装置匀速的滴加到溶剂中，滴加时间控制为3～4小时。滴加完成后，继续保温反应3～4小时。作为优选，所述微凝胶球为聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸微凝胶球；所述微凝胶球的粒径为0.5～0.7μm，粒径过大或过小均不利于防污涂层微结构防污作用的发挥。作为优选，所述聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸微凝胶球按照以下方法制得：将溶有丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸、分散剂和偶氮二异丁腈的第一正丁醇溶液于搅拌条件下通入氮气，然后升温至70～80℃，反应1～2h；然后通过半自动进样装置于8～10h内连续滴加溶有丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸、分散剂和偶氮二异丁腈的第二正丁醇溶液，滴加完成后继续保温反应10～12h，即得聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸微凝胶球。作为优选，所述第一正丁醇溶液中丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸、分散剂、偶氮二异丁腈、正丁醇的添加质量比为(15～21):(0.14～0.16):(7.5～10.5):(30～45):(0.5～0.7):(920～950)。作为优选，所述第二正丁醇溶液中丙烯酰胺和甲基丙烯酸与第一正丁醇溶液中相应组分质量比均为12:1；所述第二正丁醇溶液中偶氮二异丁腈与第一正丁醇溶液中相应组分质量比为1:0.6；所述第二正丁醇溶液中N,N'-亚甲基双丙烯酰胺与第一正丁醇溶液中相应组分质量比为12.5:1；所述第二正丁醇溶液中分散剂与第一正丁醇溶液中相应组分质量比为1:(0.2～0.3)；所述第二正丁醇溶液中正丁醇与第一正丁醇溶液中相应组分质量比为1:(1.2～1.6)。作为优选，所述分散剂为丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯中的两种单体自由基聚合反应合成的三元无规共聚物。作为优选，所述交联剂为三官能团氮丙啶交联剂。作为优选，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或氯化石蜡。作为优选，所述有机溶剂选自二甲苯和正丁醇的一种或两种混合。作为优选，所述二甲苯和正丁醇的质量比为7:3～9:1。一种表面微结构自抛光防污涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)按照上述配比，将微凝胶球溶于树脂中，以600转/分的转速搅拌10～20分钟；该步骤采用较低的转速，是因为微凝胶球与树脂相容性较好，容易分散；(2)然后加入吡啶硫酮铜，以3000转/分的转速搅拌20～30分钟；控制该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面微结构自抛光防污涂层，其特征在于，所述表面微结构自抛光防污涂层由以下重量份的组分组成：树脂20～30份，微凝胶球1～3份，交联剂1～2份，增塑剂2～3份，氧化亚铜4～5份，吡啶硫酮铜2～3份，萜烯5～8份和有机溶剂5～8份。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面微结构自抛光防污涂层，其特征在于，所述表面微结构自抛光防污涂层由以下重量份的组分组成：树脂20～30份，微凝胶球1～3份，交联剂1～2份，增塑剂2～3份，氧化亚铜4～5份，吡啶硫酮铜2～3份，萜烯5～8份和有机溶剂5～8份。


2.根据权利要求1所述的一种表面微结构自抛光防污涂层，其特征在于，所述树脂为丙烯酸脂类树脂。


3.根据权利要求2所述的一种表面微结构自抛光防污涂层，其特征在于，所述丙烯酸脂类树脂为两种丙烯酸脂类单体与丙烯酸通过自由基聚合反应合成的三元无规共聚物。


4.根据权利要求1所述的一种表面微结构自抛光防污涂层，其特征在于，所述微凝胶球为聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸微凝胶球；所述微凝胶球的粒径为0.5～0.7μm。


5.根据权利要求4所述的一种表面微结构自抛光防污涂层，其特征在于，所述聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸微凝胶球按照以下方法制得：
将溶有丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸、分散剂和偶氮二异丁腈的第一正丁醇溶液于搅拌条件下通入氮气，然后升温至70～80℃，反应1～2h；然后通过半自动进样装置于8～10h内连续滴加溶有丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸、分散剂和偶氮二异丁腈的第二正丁醇溶液，滴加完成后继续保温反应10～12h，即得聚丙烯酰胺-甲基丙烯酸微凝胶球；
所述第一正丁醇溶液中丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸、分散剂、偶氮二异丁腈、正丁醇的添加质量比为(15～21):(0.14～0.16):(7.5～10.5):(30～45):(0.5～0.7):(920～950)；
所述第二正丁醇溶液中丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海春，胡建坤，孙保库，范会生，陆阿定，郁小芬，
申请(专利权)人：浙江省海洋开发研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33