一种环保型石墨烯基水性防污涂料及其制备方法技术

一种环保型石墨烯基水性防污涂料，采用双组份设计，甲组份由水性树脂乳液、防污剂/石墨烯复合物、氧化锌、松香、填料及助剂等组成，乙组份为水性多元胺类固化剂，施工时两者按一定比例共混。本发明专利技术具有优异的防污性能，通过化学键合作用将防污剂负载在石墨烯表面，实现防污剂控制释放的目的。本发明专利技术在厦门海域浅海挂板具有12个月的防污期效，在实际应用过程中具有1~2年的防污期效，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型石墨烯基水性防污涂料及其制备方法
本专利技术涉及化工材料
，具体涉及一种环保型石墨烯基水性防污涂料及其制备方法。
技术介绍
防污涂料是涂敷在船舶、海洋工程及码头等海洋装备及设施表面的涂料，主要用于防止藤壶、贻贝及藻类等污损生物的附着，按作用类型可分为磨蚀型、自抛光型和污损释放型等。其中，磨蚀型和自抛光型防污涂料主要依靠释放涂层内部的防污剂，达到抑制污损生物附着的目的。因此，防污剂长期、有效、稳定的控制渗出技术是研制长效防污漆的关键技术之一。石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有很大的比表面积，表面可吸附并脱附各种原子和分子。因此，将其应用于防污涂料中，可利用其表面特性，通过化学键接枝或物理吸附作用，将防污剂负载在石墨烯表面，从而控制防污剂渗出速率，达到长效防污的目的。随着世界各国对海洋环境污染问题的日益关注，针对防污涂料的环保法规也日趋严格，国际海事组织从2008年1月1日起将完全禁止使用有机锡防污涂料；各发达国家对防污涂料中铜对海洋环境的污染正在进行调查，并已开始对防污涂料中铜等有毒杀生剂的使用也提出了限制。传统的涂料都是以有机溶剂作为溶剂，会释放出有机挥发性气（VOC），污染环境及伤害工人的身体健康。近年来，随着对海洋环境要求的提高及环保的需求，船舶涂料已经慢慢向高固含、低VOC及水性化发展方向转变。因此，开发高效低毒、无毒、水性化的防污涂料就成了未来防污涂料必然的发展方向。专利201410810641.3、201410810415.5和201510228970.1均公开了一种基于丙烯酸酯乳液的水性防污涂料制备方法，主要成分还包括防污剂、颜料、分散剂、润湿剂、滑石粉、消泡剂、增稠剂、成膜助剂和水等。专利201010293617.9公开了一种水性无毒长效防污涂料及其制备方法和应用，其主要成分包括具有生物防污活性的无机纳米/生物高分子多孔复合粒子、水性羟基聚合物树脂、水性异氰酸酯交联剂等。通过原位化学交联反应，将无机纳米/生物高分子复合粒子以化学键的形式均匀分散在聚合物涂层中，从而实现涂层的防污功能。专利201380005769.6公开了一种乙烯基系聚合物的制造方法和包含乙烯基系聚合物的水性防污涂料用树脂组合物，基于该树脂的防污涂料具有良好的防污性、耐水性及漆膜硬度，并可大幅减少有机溶剂的含量。以上水性防污涂料的专利中均未对防污涂料的实海防污效果进行评价和说明。中国海洋大学开展了含海藻提取物的水性防污涂料研究，采用环境友好的水性丙烯酸酯乳液作为树脂成膜物和从海藻中提取的活性物质作为防污剂，研究了PVC对防污涂料的常规性能的影响，通过室内微生物试验，初步筛选出了具有良好性能的基本配方，为含海藻提取物的防污涂料的制备提供依据。海洋化工研究院开展了大量的深水网箱、渔网及渔船上用，防污期效为5-10个月水性防污涂料研究，基料树脂采用硅酸盐或聚氨酯，为水性防污涂料的研制提供可行性研究思路。大连海事大学研究了一种污损脱除型水性有机硅防污涂料，选取阳离子型羟基硅油乳液DY-OH5011和水基硅橡胶DY-OH302，阴离子型羟基硅油乳液DY-OH5012、羟基硅油乳液DY-OH5014和水基硅橡胶DY-OH301作为主要成膜物质，以正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基锡分别作交联固化剂和催化剂，制备了水性有机硅涂膜。通过经实验室海洋细菌、底栖硅藻附着实验和实海挂板试验考察了其防污性能。石墨烯在防污涂料中的应用还未见相关专利技术及公开报道。通过以上现有专利技术及公开技术的检索发现，当前水性防污涂料的防污期效较短，仅为1年以下。石墨烯在防污涂料中的应用研究开展较少，还未见相关报道。
技术实现思路
为克服
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提供了一种环保型石墨烯基水性防污涂料及其制备方法。首先，通过化学键接枝改性或物理共混吸附方法，将防污剂负载在石墨烯表面，生成防污剂/石墨烯复合物；其次，在丙烯酸乳液中加入金属盐，利用金属阳离子吸附阴离子乳液，分散稳定后将丙烯酸乳液添加到水性环氧树脂乳液中；最后，将水性树脂乳液、防污剂/石墨烯复合物、颜填料及助剂等共混，利用高速分散机或砂磨机充分分散均匀，细度达到要求后过滤出料。本专利技术主要应用于船舶、海洋工程及临海建筑物等，具有1~2年的防污期效，可有效抑制污损生物附着。为实现如上所述的专利技术目的，本专利技术采用如下所述的技术方案。一种环保型石墨烯基水性防污涂料，采用双组份设计，甲组份由水性树脂乳液、防污剂/石墨烯复合物、颜填料及助剂等组成，乙组份为水性多元胺类固化剂，施工时两者按一定比例共混。甲组份的成分按如下重量份配比混合：水性树脂乳液100份；防污剂/石墨烯复合物80～120份；氧化锌30～50份；松香20～30份；填料20～40份；助剂1～3份。乙组份为水性多元胺类固化剂。所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料，所述水性树脂乳液为水性环氧丙烯酸树脂乳液，其制备方法是在丙烯酸乳液中加入KCl、CaCl2等，利用金属阳离子吸附阴离子乳液，分散稳定后，将丙烯酸乳液添加到水性环氧树脂乳液中，在金属阳离子的催化作用下，环氧树脂和丙烯酸乳液发生交联反应，可使复配树脂体系具有稳定的空间网状结构，即具有较高附着力，又能确保形成防污剂渗出通道。所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料，所述防污剂/石墨烯复合物为负载有防污剂的石墨烯，其制备方法是先将石墨烯氧化生成氧化石墨烯，再通过化学键合作用，将Cu2+、Zn2+等共价接枝到石墨烯表面，通过氢键、范德华力作用将SeaNine211、百菌清、吡啶三苯基硼等高效有机防污剂吸附在石墨烯表面，生成具有高负载率的防污剂/石墨烯复合物。所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料，所述氧化锌为一级氧化锌。所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料，所述松香为皂化松香。所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料，所述填料为氧化铁红、氧化铁黑、云母粉的任意一种或多种组合。所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料，所述助剂为Super浆。所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料，所述水性多元胺类固化剂为腰果壳油固化剂。采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下所述的优越性。本专利技术所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料，采用双组份设计。通过化学键合作用将防污剂负载在石墨烯表面，实现防污剂控制释放的目的。采用水性树脂为基料，减少VOC释放，环境优化。在厦门海域浅海挂板具有12个月的防污期效，在实际应用过程中具有1~2年的防污期效，具有广阔的应用前景。附图为涂层在厦门海域浅海挂板12个月，表面仅附着少量藤壶，防污性能优良。通过下面的实施例可以更详细的解释本专利技术，本专利技术并不局限于下面的实施例。本专利技术所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料为有机硅涂料，采用双组份设计。甲组份的成分按如下重量份配比混合：水性树脂乳液100份；防污剂/石墨烯复合物80～120份；氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型石墨烯基水性防污涂料，采用双组份设计：甲组份的成分按重量份配比为水性树脂乳液100份；防污剂/石墨烯复合物80～120份；氧化锌30～50份；松香20～30份；填料20～40份；助剂1～3份；乙组份为水性多元胺类固化剂；施工时两者按一定比例共混。/n

【技术特征摘要】
1.一种环保型石墨烯基水性防污涂料，采用双组份设计：甲组份的成分按重量份配比为水性树脂乳液100份；防污剂/石墨烯复合物80～120份；氧化锌30～50份；松香20～30份；填料20～40份；助剂1～3份；乙组份为水性多元胺类固化剂；施工时两者按一定比例共混。


2.根据权利要求1所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料，其特征是：所述水性树脂乳液为水性环氧丙烯酸树脂乳液。


3.根据权利要求1所述的一种环保型石墨烯基水性防污涂料，其特征是：所述防污剂/石墨烯复合物为负载有防污剂的石墨烯，其制备方法是先将石墨烯氧化生成氧化石墨烯，再通过化学键合作用，将Cu2+、Zn2+等共价接枝到石墨烯表面，通过氢键、范德华力作用将SeaNine211、百菌清、吡啶三...

【专利技术属性】
技术研发人员：王邦建，王炳程，
申请(专利权)人：中环海化厦门船舶智能涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35