双网络结构改性有机硅海洋防污涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种双网络结构改性有机硅海洋防污涂层及其制备方法。通过自由基热聚合反应，咪唑盐和苯四羧酸构建离子交联形成牺牲网络，从而确保固化涂层可以牢固的粘结在基材表面；硅氧烷结构则组成强交联网络，提供高强度和韧性，实现对污损生物的长期有效防治。该涂层可以广泛应用于海洋防污领域，尤其是水下防污领域。污领域。

【技术实现步骤摘要】
双网络结构改性有机硅海洋防污涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于海洋防污涂料、水下涂料
，特别涉及一种双网络结构改性有机硅海洋防污涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]海洋生物污损，是指对浸没到海水环境中的基材表面无差别黏附及生长的过程。一方面，会导致金属基材的腐蚀和非金属基材的降解；另一方面，会导致基材表面黏附海洋生物的增多，从而造成设备准确性的破坏以及燃油消耗的增加。国际海事组织研究表明，每年国际海运业由于海洋生物污损导致的额外运输成本超过1500亿美元，由此导致严重的温室气体排放。
[0003]自上世纪60年度开始，环境友好型海洋防污涂料的研发逐渐得到各国科研人士和商业企业的重视。相较于传统有机锡类海洋防污涂料，通过友善、合理、无/低刺激性、非杀灭的方式驱赶、隔离、剥离黏附的海洋污损生物，同时不对海洋生态环境产生影响和危害。目前，各国相继出台相关海洋防污环保法规，环境友好型海洋防污涂料继续得到了大发展。
[0004]有机硅环境友好型海洋防污涂料是环境友好型海洋防污涂料的重要组成部分，通过低表面自由能和低弹性模量确保污损生物难以黏附在涂层表面，即使黏附，也不牢固，通过海水冲刷可以轻易去除。目前，有机硅海洋防污涂料已经得到了广泛的商业化应用。然而，有机硅海洋防污涂料存在的主要问题在于，由于有机硅材料本身的非极性，其对金属基材的粘结力很差，极容易从船舶基材等表面脱落，这严重影响此类环境友好型海洋防污涂料的应用和发展。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种双网络结构改性有机硅海洋防污涂层及其制备方法。通过自由基热聚合反应，所合成的改性有机硅聚合物具备牺牲网络和增强网络的双网络结构，其中牺牲网络由咪唑盐和苯四羧酸构建离子交联组成，从而确保固化涂层可以牢固的粘结在基材表面；硅氧烷和丙烯酰氧基构建强交联网络，提供高强度和韧性，同时疏水性和低表面能特性的硅氧烷结构能够确保固化涂层优异的防污表现。本专利技术通过这种双网络结构，在确保改性有机硅海洋防污涂层优异防污性能的同时确保涂层与各类基材或中间漆的牢固结合。
[0006]因此，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术所述的一种双网络结构改性有机硅海洋防污涂料，以重量份计，包括如下组分：
[0008]5～10重量份的能够自由基热聚合的具有苯氧基的单体；
[0009]70～100重量份的甲基乙烯基MQ型硅树脂；
[0010]12～18重量份的能够自由基热聚合的具有咪唑盐基的单体；
[0011]3～10重量份的双丙烯酰胺基单体；
[0012]5～12重量份的丙烯酸酯软单体；
[0013]100～140重量份的溶剂；
[0014]1～4重量份的热引发剂；
[0015]0～40重量份的微纳米颗粒粉体；
[0016]0～3重量份的助剂。
[0017]作为优选方案，所述能够自由基热聚合的具有苯氧基的单体选自乙二醇苯醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸
‑2‑
苯氧乙酯、3
‑
(2
‑
溴苯氧基)丙烯酸乙酯、2
‑
苯氧基乙基丙烯酸酯中的一种。
[0018]作为优选方案，所述甲基乙烯基MQ型硅树脂选自M:Q值≥1.3:1，或甲基乙烯基MQ型硅树脂在25℃下为液体。
[0019]作为优选方案，所述能够自由基热聚合的具有咪唑盐基的单体选自1
‑
乙烯基
‑3‑
丁基咪唑溴盐、1
‑
烯丙基
‑3‑
乙烯基咪唑氯盐、1
‑
烯丙基
‑3‑
乙烯基咪唑溴盐、1
‑
乙烯基
‑3‑
丁基咪唑氯盐中的一种。
[0020]作为优选方案，所述双丙烯酰胺基单体选自N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、六亚甲基双丙烯酰胺、N,N'
‑
乙烯基双丙烯酰胺、N,N'
‑
乙烯基双丙烯酰胺中的一种。
[0021]作为优选方案，所述丙烯酸酯软单体是指常见的，单体均聚物的玻璃化温度低于室温的丙烯酸酯单体。
[0022]作为进一步的优选方案，所述丙烯酸酯软单体选自丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸
‑2‑
乙基乙酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸己内酯、烷氧化己二醇二丙烯酸酯中的一种。
[0023]作为优选方案，所述溶剂选自N，N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺中的一种。
[0024]作为优选方案，所述热引发剂是指常见的，可在聚合温度下具有适当的热分解速率，分解成自由基，并能引发单体聚合的化合物。通常包括过氧化物引发剂、偶氮类引发剂和氧化还原体系引发剂(过氧化物和还原剂的组合)。
[0025]作为进一步的优选方案，所述热引发剂选自但不限于过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化环己酮/亚硫酸钠、过氧化甲乙酮/环烷酸铁盐中的一种。
[0026]作为优选方案，所述微纳米颗粒粉体是指常见的，用于海洋防污涂料的微纳米颗粒粉体颜填料。
[0027]作为进一步的优选方案，所述微纳米颗粒粉体选自碳酸钙、氧化锌、纳米氧化锌、纳米二氧化硅、四氧化三铁、纳米四氧化三铁、电气石、高岭土、三氧化二铁、二氧化硅、硫酸钡、纳米硫酸钡、二氧化钛、纳米二氧化钛中的一种。
[0028]作为优选方案，所述助剂选自流平剂、润湿分散剂、消泡剂中的至少一种。
[0029]作为进一步的优选方案，所述流平剂选自但不限于毕克公司BYK349、BYK377中的一种；所述润湿分散剂选自但不限于毕克公司BYK116、BYK169、德谦公司901、903中的一种；所述消泡剂选自但不限于毕克公司BYK065、BYK066N、荷兰埃夫卡的EFKA2020中的一种。
[0030]上述双网络结构改性有机硅海洋防污涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0031](1)在避光25℃环境中，将具有苯氧基的单体、甲基乙烯基MQ型硅树脂、具有咪唑盐基的单体、一半重量的溶剂，以及热引发剂通过机械搅拌在150～300rpm下混合10～
20min；
[0032](2)同时，在避光25℃环境中，将双丙烯酰胺基单体、丙烯酸酯软单体，以及一半重量的溶剂通过机械搅拌在150～300rpm下混合10～20min；
[0033](3)随后，将步骤(1)中的混合物置于反应釜中，在避光并保持氮气保护状态下，在55～70℃下搅拌反应0.5～1.5h；
[0034](4)将步骤(2)中的混合物在30～60min时间内逐渐滴加于反应釜中，反应釜温度保持不变，继续反应2.0～3.5h；
[0035](5)将步骤(4)所得反应产物避光密封静置24h，随后将反应产物、微纳米颗粒粉体、助剂通过机械搅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双网络结构改性有机硅海洋防污涂料，其特征在于，以重量份计，包括如下组分：5~10重量份的能够自由基热聚合的具有苯氧基的单体；70~100重量份的甲基乙烯基MQ型硅树脂；12~18重量份的能够自由基热聚合的具有咪唑盐基的单体；3~10重量份的双丙烯酰胺基单体；5~12重量份的丙烯酸酯软单体；100~140重量份的溶剂；1~4重量份的热引发剂；0~40重量份的微纳米颗粒粉体；0~3重量份的助剂。2.如权利要求1所述的防污涂料，其特征在于，能够自由基热聚合的具有苯氧基的单体选自乙二醇苯醚丙烯酸酯、甲基丙烯酸
‑2‑
苯氧乙酯、3
‑
(2
‑
溴苯氧基)丙烯酸乙酯、2
‑
苯氧基乙基丙烯酸酯中的一种。3.如权利要求1所述的防污涂料，其特征在于，甲基乙烯基MQ型硅树脂的M:Q值≥1.3:1，或甲基乙烯基MQ型硅树脂在25℃下为液体。4.如权利要求1所述的防污涂料，其特征在于，能够自由基热聚合的具有咪唑盐基的单体选自1
‑
乙烯基
‑3‑
丁基咪唑溴盐、1
‑
烯丙基
‑3‑
乙烯基咪唑氯盐、1
‑
烯丙基
‑3‑
乙烯基咪唑溴盐、1
‑
乙烯基
‑3‑
丁基咪唑氯盐中的一种。5.如权利要求1所述的防污涂料，其特征在于，双丙烯酰胺基单体选自N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、六亚甲基双丙烯酰胺、N,N'
‑
乙烯基双丙烯酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴淼，李梦雨，南李扬，沈宇涵，赵梦颖，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：