一种纳米增效的低表面能防污组合物以及制备方法技术

本发明专利技术涉及海洋防腐防污涂料材料制备技术领域，更具体的说，它涉及一种纳米增效低表面能防污组合物以及制备方法。组合物为固化或交联的聚合物中添加纳米粒子；其中，纳米粒子的添加量为0.01‑5wt％。与现有技术相比，本发明专利技术海洋防污涂层材料具有制备简单，易于施工，静态防污效果好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米增效的低表面能防污组合物以及制备方法
本专利技术涉及海洋防腐防污涂料材料制备
，更具体的说，它涉及一种纳米增效低表面能防污组合物以及制备方法。
技术介绍
低表面能海洋防污涂料，即污损释放型防污涂料，其通常由具有低表面能特性的有机硅聚合物、氟化聚合物和硅氮树脂制备。氟化聚合物一般成型困难，且成本高；硅氮树脂目前成本高，硬度高，膜厚受限。而有机硅聚合物因其具有低表面能、低弹性模量、疏水，易加工和成本较低的特点，应用更为广泛。低表面能海洋防污涂层材料通常不含杀生剂，其允许海洋生物在其表面生长，但其特殊的表面物理化学特性使得污损生物在其表面附着不牢固，可以通过外力或水流剪切力将附着不牢的污损生物从材料表面剥离。因此，目前的有机硅基低表面能防污涂层只有在较高的水流冲刷下(如船舶要具有较高的航速)才具有较好的防污效果，但通常对大型污损生物如藤壶、牡蛎等的脱除效果较好，而对由细菌、硅藻等微生物组成的生物膜去除效果较差。最近的研究表明，即使船舶的航速大于30节，船壳表面也发现有硅藻形成的生物膜。制约低表面能海洋防污涂料发展的因素很多，包括难以获得具有良好防污性能的表面材料，使其在长期的相对静止的海水浸泡条件下，使海洋微生物更不容易粘附；因为海洋生物膜的形成可以提高大型污损生物的附着几率和成功率，可以使浸海防污材料更快的失效；还包括常规的有机硅基防污涂层长期在海水浸泡中易发生刮伤，破坏表面状态，增加表面粗糙度，海洋生物又容易附着。因此，现有的防污涂料技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
r>为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种纳米增效低表面能防污组合物以及制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一种纳米增效的低表面能防污组合物，组合物为固化或交联的聚合物中添加纳米粒子；其中，纳米粒子的添加量为0.01-5wt％。所述纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米银、纳米氧化铈、氧化锌纳米线、银纳米线、核壳结构的纳米铜中的一种或几种。所述核壳结构的纳米铜为新型核壳结构的纳米铜(微米尺寸的炭为壳，纳米尺寸的铜为核)。优选地是新型核壳结构的纳米铜、纳米氧化锌、氧化锌纳米线或银纳米线。特别优选地是新型核壳结构的纳米铜。所述纳米粒子以纳米浆料形式添加。所述纳米浆料为按纳米粒子、分散剂、丙二醇甲醚醋酸酯的重量比为1.0：(0.1-0.3)：(0.6-1.0)的配比混合后，进行纳米珠磨处理5-10遍，制得纳米浆。所述分散剂为乙醇、乙二醇、甲苯、乙二胺四乙酸、P123、F127、TX-100、聚乙二醇、CTAB、CTAC、丙酮、环己烷中的一种或几种。所述组合物按重量百分比计为30-90wt％固化或交联的聚合物、0.01-5wt％纳米粒子、0-30wt％填料、0-10wt％颜料、0.01-3wt％催化剂、10-30wt％溶剂和0.05-4wt％固化剂(或交联剂)。所述固化或交联的聚合物为含有机硅氧烷的聚合物。所述含有机硅氧烷的聚合物中，聚合物中重复单元为-[SiR1R2-O]n-，n为6-5000中的整数、R1和R2可相同或不同的独立地选自氢、烷基、芳基、芳烷基和乙烯基。优选R1和R2可相同或不同的独立地选自甲基或苯基；其中，有机硅氧烷的重均分子量为500-35000。另一优选R1和R2均是甲基。所述聚合物例如可为用硅酸四乙酯交联的可发生缩合固化反应的羟基封端的聚硅氧烷或羟烷基封端的聚硅氧烷；也可以为丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂等改性的有机硅聚合物。特别地，主链上不含碳原子的含有机硅氧烷基团的聚合物。最优选地是含氢聚硅氧烷或聚二有机基硅氧烷。聚硅氧烷可包括二有机基硅氧烷单元与含氢硅氧烷单元和/或与其它二有机基硅氧烷单元的共聚物，或含氢硅氧烷单元或有机基硅氧烷单元的均聚物。也可使用通过氢化硅烷化反应交联的聚硅氧烷。这类聚硅氧烷是含有通式R’-(SiOR’2)m-R’3的硅氧烷聚合物，其中每个R’独立地是烃基且每个分子中至少有两个R’基团是不饱和的，或者每个R’独立地是氢且每个分子中至少有两个R’基团是氢，且通式中m的平均值为10-1800中的整数。优选地是含氢聚二甲基硅氧烷，优选地数均分子量约为800-35000，对应的m值约为10-470。所述催化剂为金属的羧酸盐、有机铋、有机钛化合物或有机磷酸酯中的一种或几种；其中，金属的羧酸盐为各种金属如锡、锌、铁、铅、钡和锆的羧酸盐、有机铋和有机钛化合物和有机磷酸酯如磷酸二乙酯、有机胺类如苯胺、二丁基胺和铂化合物如氯铂酸等。优选地是具有长链的羧酸盐或有机铋或有机钛化合物，例如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二辛酸二丁基锡、异辛酸铅、辛酸铋、钛酸辛酯等。所述交联剂为小分子或低分子量的有机硅化合物；具体为Si(OR)4或其部分水解产物，其中R为Et、Pr、Bu等，也可以是含有2个或大于2个氨氧基(R2NO)的环状或线型低聚硅氧烷等。优选地，包含官能性硅烷和/或一个或多个肟基的交联剂例如聚甲基丙酮肟基硅氧烷。此外，空气中的湿气也能充当某些硅氧烷化合物的固化交联剂。具体的例子如硅酸四乙酯、乙基三乙氧基硅烷、甲基三甲乙酮肟基硅氧烷中的一种或几种；溶剂为非反应挥发性性溶剂；其中，溶剂为了更好的使得本专利技术中所述的硅氧烷聚合物发生化学反应形成均匀的涂层，需要合适的非反应挥发性性溶剂。适合的溶剂包括芳烃、醇、酮、酯以及上述溶剂相互或与脂肪烃的混合物，如二甲苯、乙苯、2,4-戊二酮、三甲基苯中的一种或几种。所述填料为涂料领域常用的填料，可用于本专利技术涂料组合物的填料的实例是滑石粉、沉淀硫酸钡、硫酸钙、碳酸钙、氧化锌、硅微粉、铝片、石墨烯、长石、陶土、高岭土、膨润土或其它粘土。所述颜料可为钛白粉、氧化铁红、氧化铁黑、炭黑、硫酸铜中的一种或多种。一种所述的防污组合物涂布于底材而在水生环境中抑制底材生物污损的应用。上述获得涂料组合物可以常规技术，如刷涂、辊涂或无气喷涂的进行施工。为了达到与底材有较好的粘附，优先选择将本专利技术涂料组合物施工于涂装过底漆和中间连接漆的底材。底漆可以是任意的传统底漆或封闭漆。但中间连接漆优选地是含甲基硅氧烷基官能聚合物改性的中间连接漆。涂层固化后，可将其立即浸入水中并给予直接防污和污损脱除保护。本专利技术所具有的优点：本专利技术纳米增效的低表面能防污涂料组合物，采用纳米材料改性有机硅氧烷弹性体基体材料，将有机硅氧烷的动态脱附性能和纳米材料的抗菌抗藻性能有机结合在一起，形成有机-无机复合的纳米复合聚合物材料，一方面解决现有有机硅基低表面能防污涂料静态防污能力和抗微生物膜性能不足的问题；另一方面，纳米粒子与有机聚合物分子链可以形成较强的相互作用，所得的纳米复合的聚合物材料的力学强度优于一般方法所获得的有机硅基低表面能防污涂层材料，使得防污涂层更耐硬物刮伤；同时进一步的将纳米粒子进行分散获得纳米浆料使得具有生物活性的纳米粒子在有机硅氧烷弹性体基体材料中的分散更为均匀，抑菌或抑制生物附着效果更为持久和有效，增强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米增效的低表面能防污组合物，其特征在于：组合物为固化或交联的聚合物中添加纳米粒子；其中，纳米粒子的添加量为0.01-5wt％。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米增效的低表面能防污组合物，其特征在于：组合物为固化或交联的聚合物中添加纳米粒子；其中，纳米粒子的添加量为0.01-5wt％。


2.按权利要求1所述的纳米增效的低表面能防污组合物，其特征在于：所述纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米银、纳米氧化铈、氧化锌纳米线、银纳米线、核壳结构的纳米铜中的一种或几种。


3.按权利要求1所述的纳米增效的低表面能防污组合物，其特征在于：所述纳米粒子以纳米浆料形式添加。


4.按权利要求3所述的纳米增效的低表面能防污组合物，其特征在于：所述纳米浆料为按纳米粒子、分散剂、丙二醇甲醚醋酸酯的重量比为1.0：(0.1-0.3)：(0.6-1.0)的配比混合后，进行纳米珠磨处理5-10遍，制得纳米浆。


5.按权利要求4所述的纳米增效的低表面能防污组合物，其特征在于：所述分散剂为乙醇、乙二醇、甲苯、乙二胺四乙酸、P123、F127、TX-100、聚乙二醇、CTAB、CTAC、丙酮、环己烷中的一种或几种。


6.按权利要求1所述的纳米增效...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，段继周，孙佳文，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37