一种用于船舶底部的抗开裂防污型涂料及其制备方法技术

一种用于船舶底部的抗开裂防污型涂料及其制备方法，包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为100:10‑15；组分A包括自修复增韧水凝胶45‑60份、防污剂20‑35份、颜填料6‑9份、附着力促进剂0.8‑1.5份、流平剂1‑1.8份、成膜助剂0.5‑1.1份、乙醇30‑40份和水15‑26份；组分B包括固化剂50‑78份、活性增韧稀释剂45‑60份；本发明专利技术通过在涂料体系中添加双网络自修复增韧水凝胶，凝胶中存在可逆的疏水缔合作用和氢键，具有自修复功能，有效地完成涂料表面的宏观缝隙与微观裂纹的修复，进而调节了涂料成膜分子链的微观网络结构，使得涂料膜具备良好的弹性和力学性能，避免因温度或碰撞冲击导致的涂层开裂。

A kind of anti cracking and antifouling coating for ship bottom and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于船舶底部的抗开裂防污型涂料及其制备方法
本专利技术涉及一种用于船舶底部的抗开裂防污型涂料及其制备方法。
技术介绍
随着人类向海洋大举挺进，海洋经济和海洋产业进一步升级和向多元化发展；海洋中生活着大量的大型生物、微生物和植物，有些海洋生物和植物能够附着生长在舰船、浸泡在海水中的设施以及利用海水作为冷却发电设施等海洋一切设施的表面，这种污损不但可以使船体等海洋设施表面加速腐蚀，而且增加了其因巨浪碰击震动带来的风险；海洋生物污损是一个全球性的问题,涉及能源、环境、国防等重大国家需求，是海洋开发、海洋工业无法回避和必须解决的问题。在各种防腐蚀技术中，涂料防腐蚀技术应用最广泛，因为它施工简便、适应性广、不受设备面积、形状的约束，重涂和修复方面费用低，涂料防腐蚀还可与其它防腐蚀措施联合使用。水凝胶作为一种潜在的柔性海洋防污类材料越来越引起了人们的广泛关注；水凝胶是一类具有3D网络结构及可调控的物理、化学性质的高分子材料，通过交联的聚合物链，水凝胶可以表现出坚韧且极高的机械强度，但应用于海洋防腐涂料时，往往强度不够，附着力差，使其在海洋防腐领域的应用受到极大的限制，而且水凝胶易老化，很容易受到破坏，缺乏自修复能力的水凝胶，很容易因碰撞或海水侵蚀而失去防污性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种用于船舶底部的抗开裂防污型涂料，包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为100:10-15；其中，所述的组分A包括自修复增韧水凝胶45-60份、防污剂20-35份、颜填料6-9份、附着力促进剂0.8-1.5份、流平剂1-1.8份、成膜助剂0.5-1.1份、乙醇30-40份和水15-26份；组分B包括固化剂50-78份、活性增韧稀释剂45-60份；抗开裂防污型涂料的制备方法为：(1)羧基化纳米纤维素的制备：将3g纳米纤维素和20-25ml2mol/L的过硫酸铵溶液混合，50-80℃条件下超声处理60-120min后加入去离子水，将悬浮液在8000r/min条件下离心，洗涤至中性，得到羧基化纳米纤维素；(2)自修复增韧水凝胶的制备：(a)将一定质量的明胶溶解在热的2wt％醋酸的水-乙二醇溶液(溶剂水与乙二醇的重量比为2:1)中制备出15wt％的明胶溶液，得到第一网络溶液；(b)第二网络溶液的制备：(b1)将水、乳化剂加入反应釜中，高速搅拌条件下匀速滴入甲基丙基酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合单体，得到单体乳液；其中，所述的甲基丙基酸甲酯、丙烯酸丁酯、乳化剂和水的质量比为45-60:35-55:0.5-1.2:70-110；(b2)在单体乳液中加入引发剂，然后滴入计量的有机硅氧烷单体，搅拌条件下保温60-120min，得到预聚乳液；其中，所述的单体乳液、有机硅氧烷单体和引发剂的质量比为80-105:1.8-4.2:0.9-2.3；(b3)将羧基化纳米纤维素、预聚乳液、乳化剂、水、引发剂、交联剂、pH值缓冲剂、分子量调节剂按照质量比为8-11:70-85:1-2:80-115:0.8-1.3:0.4-0.8:0.6-1.5:0.7-2加入到反应釜中，在氮气氛、冰浴条件下混合均匀，得到第二网络溶液；(c)将第一网络溶液和第二网络溶液按体积比为1:1置于反应釜中，60-80℃下恒温3-5h，得到自修复增韧水凝胶；(3)按计量份数，将乙醇和水混合均匀，加入自修复增韧水凝胶，室温下搅拌2-3h，然后依次防污剂、颜填料、附着力促进剂、附着力促进剂、流平剂、成膜助剂，在高速分散搅拌槽中，高速搅拌混合均匀达到一定的细度后，升温至80-100℃，得到组分A；使用时，将组分A和组分B混合均匀即可；其中，所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、引发剂为偶氮二异丁腈、交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，所述的pH值缓冲剂为碳酸钠、所述的分子量调节剂为叔十二硫醇；所述的有机硅氧烷单体为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。优选地，所述的防污剂为吡啶硫酸铜或吡啶硫酸锌。优选地，所述的颜填料选自金红石型钛白粉、云母氧化铁灰、三聚磷酸铝和滑石粉中的一种或几种。优选地，所述的附着力促进剂选自硅烷类附着力促进剂。优选地，所述的流平剂为GSK－712或BYK307流平剂。优选地，所述的成膜助剂为乙二醇丁醚醇酸酯、丙二醇丙醚、二元酸二乙酯类中的一种。优选地，所述的固化剂为水性固化剂H228B。优选地，所述的活性增韧稀释剂为聚丙二醇二缩水甘油醚。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术通过在涂料体系中添加双网络自修复增韧水凝胶，凝胶中存在可逆的疏水缔合作用和氢键，具有自修复功能，有效地完成涂料表面的宏观缝隙与微观裂纹的修复，进而调节了涂料成膜分子链的微观网络结构，使得涂料膜具备良好的弹性和力学性能，避免因温度或碰撞冲击导致的涂层开裂；另外，水凝胶的第一网络中引入羧基化纳米纤维素，羧基化的纳米纤维素表面含有大量的羟基和羧基，不仅可以和丙烯酸酯水凝胶通过化学键和非共价相互作用结合，而且还可以在水性体系内形成良好的分散，纤维素可以横跨涂料裂缝生长处，起到抵抗裂缝生长的作用，而且可以转移负载，增强水凝胶的刚性；(2)在引入有机硅分子链内的硅氧基基团，在成膜过程中，分子链间通过水解缩合，交联度得以提高，使得膜具有一定的致密性，给防腐涂料带来优异的柔软性、成膜性和耐化学介质性能。(3)涂层中的水凝胶在海洋环境中吸水膨胀，在船舶表面形成一道聚合物网，从而可以抑制有机物的粘附。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。实施例1一种用于船舶底部的抗开裂防污型涂料，包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为100:12；所述的组分A包括自修复增韧水凝胶49份、吡啶硫酸铜31份、云母氧化铁灰7份、附着力促进剂1.2份、GSK－712流平剂1.5份、乙二醇丁醚醇酸酯1份、乙醇33份和水22份；组分B包括水性固化剂H228B67份、聚丙二醇二缩水甘油醚54份；抗开裂防污型涂料的制备方法为：(1)羧基化纳米纤维素的制备：将3g纳米纤维素和25ml2mol/L的过硫酸铵溶液混合，65℃条件下超声处理90min后加入去离子水，将悬浮液在8000r/min条件下离心，洗涤至中性，得到羧基化纳米纤维素；(2)自修复增韧水凝胶的制备：(a)将一定质量的明胶溶解在热的2wt％醋酸的水-乙二醇溶液(溶剂水与乙二醇的重量比为2:1)中制备出15wt％的明胶溶液，得到第一网络溶液；(b)第二网络溶液的制备：(b1)将水、乳化剂加入反应釜中，高速搅拌条件下匀速滴入甲基丙基酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合单体，得到单体乳液；其中，所述的甲基丙基酸甲酯、丙烯酸丁酯、乳化剂和水的质量比为50:45:1:90；(b2)在单体乳液中加入引发剂，然后滴入计量的有机硅氧烷单体，搅拌条件下保温100min，得到预聚乳液；其中，所述的单体乳液、有机硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于船舶底部的抗开裂防污型涂料，其特征在于，包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为100:10-15；/n其中，所述的组分A包括自修复增韧水凝胶45-60份、防污剂20-35份、颜填料6-9份、附着力促进剂0.8-1.5份、流平剂1-1.8份、成膜助剂0.5-1.1份、乙醇30-40份和水15-26份；/n组分B包括固化剂50-78份、活性增韧稀释剂45-60份；/n所述的自修复增韧水凝胶按照如下步骤制备：/n(1)羧基化纳米纤维素的制备：将3g纳米纤维素和20-25ml 2mol/L的过硫酸铵溶液混合，50-80℃条件下超声处理60-120min后加入去离子水，将悬浮液在8000r/min条件下离心，洗涤至中性，得到羧基化纳米纤维素；/n(2)自修复增韧水凝胶的制备：(a)将一定质量的明胶溶解在热的2wt％醋酸的水-乙二醇溶液(溶剂水与乙二醇的重量比为2:1)中制备出15wt％的明胶溶液，得到第一网络溶液；(b)第二网络溶液的制备：(b1)将水、乳化剂加入反应釜中，高速搅拌条件下匀速滴入甲基丙基酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合单体，得到单体乳液；其中，所述的甲基丙基酸甲酯、丙烯酸丁酯、乳化剂和水的质量比为45-60:35-55:0.5-1.2:70-110；(b2)在单体乳液中加入引发剂，然后滴入计量的有机硅氧烷单体，搅拌条件下保温60-120min，得到预聚乳液；其中，所述的单体乳液、有机硅氧烷单体和引发剂的质量比为80-105:1.8-4.2:0.9-2.3；(b3)将羧基化纳米纤维素、预聚乳液、乳化剂、水、引发剂、交联剂、pH值缓冲剂、分子量调节剂按照质量比为8-11:70-85:1-2:80-115:0.8-1.3:0.4-0.8:0.6-1.5:0.7-2加入到反应釜中，在氮气氛、冰浴条件下混合均匀，得到第二网络溶液；(c)将第一网络溶液和第二网络溶液按体积比为1:1置于反应釜中，60-80℃下恒温3-5h，得到自修复增韧水凝胶；/n其中，所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、引发剂为偶氮二异丁腈、交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，所述的pH值缓冲剂为碳酸钠、所述的分子量调节剂为叔十二硫醇；所述的有机硅氧烷单体为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于船舶底部的抗开裂防污型涂料，其特征在于，包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为100:10-15；
其中，所述的组分A包括自修复增韧水凝胶45-60份、防污剂20-35份、颜填料6-9份、附着力促进剂0.8-1.5份、流平剂1-1.8份、成膜助剂0.5-1.1份、乙醇30-40份和水15-26份；
组分B包括固化剂50-78份、活性增韧稀释剂45-60份；
所述的自修复增韧水凝胶按照如下步骤制备：
(1)羧基化纳米纤维素的制备：将3g纳米纤维素和20-25ml2mol/L的过硫酸铵溶液混合，50-80℃条件下超声处理60-120min后加入去离子水，将悬浮液在8000r/min条件下离心，洗涤至中性，得到羧基化纳米纤维素；
(2)自修复增韧水凝胶的制备：(a)将一定质量的明胶溶解在热的2wt％醋酸的水-乙二醇溶液(溶剂水与乙二醇的重量比为2:1)中制备出15wt％的明胶溶液，得到第一网络溶液；(b)第二网络溶液的制备：(b1)将水、乳化剂加入反应釜中，高速搅拌条件下匀速滴入甲基丙基酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合单体，得到单体乳液；其中，所述的甲基丙基酸甲酯、丙烯酸丁酯、乳化剂和水的质量比为45-60:35-55:0.5-1.2:70-110；(b2)在单体乳液中加入引发剂，然后滴入计量的有机硅氧烷单体，搅拌条件下保温60-120min，得到预聚乳液；其中，所述的单体乳液、有机硅氧烷单体和引发剂的质量比为80-105:1.8-4.2:0.9-2.3；(b3)将羧基化纳米纤维素、预聚乳液、乳化剂、水、引发剂、交联剂、pH值缓冲剂、分子量调节剂按照质量比为8-11:70-85:1-2:80-115:0.8-1.3:0.4-0.8:0.6-1.5:0.7-2加入到反应釜中，在氮气氛、冰浴条件下混合均匀，得到第二网络溶液；(c)将第一网络溶液和第二网络溶液按体积比为1:1置于反应釜中，60-80℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华，陈廷生，程智顺，
申请(专利权)人：江苏海晟涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32