海洋涂料制剂制造技术

一种制剂，用于海上基础设施或船舶抑制结垢及腐蚀的一涂层，包括：(a)一纳米活性材料；(b)一聚合物粘合剂；(c)多种添加剂，包括多种颜料、多种增效防污剂、多种增效防腐材料、多种溶剂、多种聚合活化剂、多种粘度调节剂及填料，其中所述纳米活性材料、所述粘合剂及所述多种添加剂为所述涂层提供了所述涂层施用所需的最理想的防污、防腐蚀性能、附着力及强度。附着力及强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】海洋涂料制剂


[0001]本专利技术广泛地涉及海洋涂料的制剂及/或组合物。本专利技术是对纳米活性氧化镁(MgO)粉末在涂料中的用途的先前应用的延伸，通过扩展所述教导以考虑最适合静态海上基础设施及船舶的应用的制剂。

技术介绍

[0002]为了本专利技术的目的，海洋污垢是一过程，所述过程开始于由微生物(如硅藻)作为主要定殖者而产生生物膜，随后是微生物或大型生物(如藻类或杂草)作为次要定殖者，然后是通过其从幼虫到成虫的生命周期的大型生物(如藤壶及管虫)的三级定殖者。海洋腐蚀是指基材(通常是金属)被水腐蚀的情况，这种腐蚀可能源于后期的污垢或外部冲击。
[0003]抑制基材污垢生长的海洋涂料作为防污漆的开发具有悠久的历史，这与抑制基材腐蚀的需要相互关联。基材可能是固定的基础设施或船体，通常是钢或铝，包括暴露在海浪中的表面。
[0004]典型的海洋涂料通常由作为油漆粘合剂的聚合物、干燥后形成涂料基体的基础材料的挥发性溶剂、控制污垢生长的防污杀生物剂、触变剂等多种助剂组成、颜料、粘度调节剂及防腐添加剂，根据应用进行混合。对于船舶，聚合物及添加剂旨在产生对船体、硬涂层或水界面处各种类型的软烧蚀涂层的粘附力。涂料制剂可以分层应用，以管理船体粘附及腐蚀以及表面污垢的不同要求。层制剂还设计成用于处理使用过程中可能发生的影响，以最大限度地减少最不期望的后果。已经开发出专门的表面涂层，称为超疏水性(super
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hydrophobic)，其主张可以抑制生长并减少摩擦。重新涂覆船舶及基础设施的复杂性及成本非常高，因此持续需要改进涂料制剂以增加重新涂覆的时间。
[0005]使用三丁基锡(tributyl tin)作为杀生物剂非常有效，但其广泛使用对海洋生物有毒害作用，2001年被国际海事组织在“控制船舶有害防污系统国际公约(International Convention on the Control of Harmful Antifouling Systems on Ships)”中禁止使用。在欧洲，欧盟第528/2012号法规，即生物杀灭剂产品法规(Biocide Product Regulation，BPR)，授权数量有限的生物杀灭剂，即三种铜衍生物(铜、硫氰酸铜及氧化二铜)及五种增强型生物杀灭剂(DCOIT、Zineb、吡啶硫酮铜(copper pyrithione)、吡啶硫酮锌(zinc pyrithione)及曲洛吡利(Tralopyril))。
[0006]增强杀生物剂用于限制铜的量，并且通常针对限制初级及次级定殖者的生长，而毒性更强的铜优先用于限制三级定殖者的生长。值得注意的是，铜化合物是对所有定殖者都有效的杀生物剂，使用增效杀生物剂来限制铜的整体使用。还开发了有机增效杀生物剂。某些铜材料不能应用于铝船体，因为它们会引起腐蚀，因此铝船体的保护需要一层底漆来防止这种腐蚀，并且铝船体防污漆的应用通常使用具有低流动性的替代铜相容化合物来限制腐蚀。
[0007]越来越多的证据表示出，铜材料作为毒素正在造成环境破坏。有关定殖者对铜的抵抗力不断增强的报导加剧了这种担忧。此外，从事去除及施用有毒材料的工人的健康风
险是一个额外的负担。需要减少船舶涂料中有毒材料的使用。
[0008]减少铜含量的必要性在三丁基锡(tributyltin)时代末期的文献中得到认可，其中专家认识到铜的广泛使用将开始危害海洋。最近抗药性的增长是所有生态系统对杀生物剂反应的结果。增效杀生物剂的开发改善了抗药性的发展，但抗药性将继续增加。情况是，铜化合物是唯一对三级定殖者(如藤壶及管虫)具有足够杀灭生物能力的有毒物质，因此在成本效益高的无毒物质可用于抑制其生长之前，禁止此类物质的拟议法规还为时过早。
[0009]三级定殖者的锚定机制(anchoring mechanisms)意味着它们深入涂层的渗透受到涂层深处铜化合物的体积浓度所抑制，其中所述涂层以前未在表面附近浸出以对抗初级及次级定殖者。杀死初级及次级定殖者的铜杀生物剂的释放速率使得涂层的长期有效性受到毒素消耗的限制。通常，杀生物剂从涂层形成的多孔表面结构中释放出来，或者通过涂层的烧蚀而更新。烧蚀涂层现在很常见，并且需要在1
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3年的时间范围内重新涂覆，具体取决于数个条件。
[0010]可以根据距水/涂层界面的距离的涂层的“近”及“远”响应来表征防污涂层的开发。在靠近表面的区域，随着时间的推移在烧蚀涂层中发生变化，毒素通过溶解在通过缺陷及孔渗入涂层的水中而从制剂中浸出。许多增强杀生物剂被选择为对初级及次级定殖者具有抑制作用。它们及铜杀生物剂通过它们的杀菌作用来杀死它们，这些表面毒素被耗尽并开始定殖只是时间问题。第三代定殖者的幼虫聚集在这个表面上及附近，它们将卷须深入到涂层中以获得牵引力(traction)。铜在涂层深处的作用抑制了它们的生长，但附着最终会成功，成年三级定殖者生长只是时间问题。由于烧蚀或累积污垢，始终需要进行例行维护以更换涂层。
[0011]关于防腐蚀涂层，铬化合物被用在钢及铝上。与锡及铜化合物一样，铬是有毒的，且同样对环境破坏及劳动力健康具有担忧。需要开发无毒的防腐涂料。在涂层中使用镧化合物代替铬已成为一种潜在的钢船体防腐解决方案，涂层中的镧会沉积在腐蚀表面上，以降低盐的腐蚀速率。此处假定使用了金属的电流保护(galvanic protection)。
[0012]另一种方法是开发足够疏水的海洋涂层，使得初始生物膜的锚定及定殖者的附着足够弱，使得它们以最小的湍流(turbulence)脱落，理想情况下是在重力作用下。这种理想的疏水涂层将具有使水在船上的阻力最小化并且燃料消耗将减少的固有特性。所述概念已被描述，例如Sunder等人在US2014/0208978“超级疏水涂层(Super Hydrophobic Coating)”中，并且可以应用于在水中具有超过约140
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的高接触角的涂层。基于流体力学，理想的船舶超疏水涂层还应具有特有的表面粗糙度，以在表面附近引起湍流以减少阻力。已经针对这些结构提出了纳米材料，例如锰、锌、镁及硅的氧化物，并且粗糙度的长度尺度优选在1
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2微米尺度上。尽管人们对疏水及超疏水结构感兴趣，但它们的耐用性及制定优选表面粗糙度的方法一直是其商业开发的障碍。需要一种超疏水性海洋涂料制剂来最大限度地减少阻力。对于一般应用，此类涂层必须纳入减少污垢及腐蚀的策略。
[0013]在整个说明书中对现有技术的任何讨论都不应被视为承认这样的现有技术是众所周知的或形成本领域公知常识的一部分。

技术实现思路

[0014]所欲解决的问题
[0015]要解决的第一个主要问题是开发一种无毒材料，可以将其掺入涂料制剂中以抑制三级定殖者的生长。
[0016]所述制剂可用于完全或基本上替代有毒的铜材料，并且应该优选能够直接应用于铝基材(某些形式的铜不能施用于其上)。
[0017]要解决的第二个主要问题是开发一种无毒材料，当直接施用于钢及铝结构时，所述材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制剂，用于海上基础设施或船舶应用的一涂层以抑制结垢及腐蚀，其特征在于，所述制剂包括：(a)一纳米活性材料；及(b)一聚合物粘合剂；及(c)多种添加剂包括多种颜料、多种增效防污剂、多种增效防腐蚀材料、多种溶剂、多种聚合活化剂、多种粘度调节剂及填料；其中所述纳米活性材料、所述粘合剂及添加剂具有涂料应用所需的最理想的防污、防腐蚀、附着力及强度特性。2.如权利要求1所述的制剂，其特征在于，根据涂料应用，所述纳米活性材料占固化涂料重量的至少10重量％及30
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75％。3.如权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述纳米活性材料是一粉末材料，具有通常在1
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300微米范围内的一平均粒度，所述粉末材料具有足够的多孔性，且具有与具有尺寸小于100nm的纳米颗粒相当或超过的一高体积表面积。4.如权利要求3所述的制剂，其特征在于，所述纳米活性材料是一粉末材料，具有通常在4
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10微米范围内的一平均粒度。5.如权利要求3或权利要求4所述的制剂，其特征在于，所述纳米活性材料包括多种纳米活性粉末，具有AgO、ZnO、CuO、Cu2O、MgO、SiO2、Al2O3、Mn3O4及其数个组合的一化学组合物。6.如权利要求5所述的制剂，其特征在于，这些材料的化学纯度为80％或更高。7.如权利要求6所述的制剂，其特征在于，这些材料的化学纯度大于95％。8.如权利要求1所述的制剂，其特征在于，所述聚合物粘合剂取自一范围广泛的聚合物材料以及包含数个活性基团，所述范围广泛的聚合物材料包括丙烯酸、饱及或不饱及聚酯、醇酸树脂、聚氨酯或聚醚、聚乙烯、纤维素、硅基聚合物、其共聚物，所述数个活性基团例如为环氧基、羧酸、羟基、异氰酸酯、酰胺、氨基甲酸酯、胺及羧酸酯基团、包括其数个混合物的其他物，其中使用了成膜聚合物的数个组合，并且其中所述数个材料包括热固性聚合物、需要引发剂、促进剂的聚合物或通过溶剂挥发凝固的聚合物，其中所述粘合剂及所述多种添加剂的选择被确定以提供一涂层，在与所述纳米活性材料结合时，所述涂层可粘附在基材上，硬度、可烧蚀、疏水性或超疏...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
申请(专利权)人：CALIX有限公司，
类型：发明
国别省市：