一种防污涂料组合物及其制备方法与流程

本发明属于涂料，具体涉及一种防污涂料组合物及其制备方法。

背景技术：

1、我国是海洋大国，在海洋环境中，贝类、藻类、微生物类等容易附着到船舶或海洋工程设施表面，这些生物代谢能够产生腐蚀性物质，并渗透涂层金属等材料造成腐蚀，严重损害了船只或海洋工程设施的使用效率和寿命。

2、为了解决海生物对于船只的附着问题，防污涂料应运而生。目前使用最多的防污涂料是铜系防污涂料，但其有很多局限性，已证明对藻类的防污能力弱，需结合其他有机物防污剂使用，且氧化亚铜具有毒性，长期使用会影响海洋环境。通常这些防污剂是通过逐渐渗出到涂层与水的界面，干扰微生物和生物代谢来防止生物附生，这种渗出会导致漆膜耐水性逐渐恶化，附着力变差。而铜系防污涂料的释放速率相对较快，因此防污作用并不持久。

3、公开号为cn113444418a的中国专利申请文件公开了一种防污涂料组合物，该防污涂料组合物含有聚合性单体的硅酯系聚合物、丙烯酸系聚合物、美托咪定、氧化亚铜，所述氧化亚铜的含量在防污组合物的固体成分中超过0%且小于55%。此种防污涂料组合物涂膜的附着性和动态防污性得到提升，但是其配方中含有氧化亚铜，防污效果不持久且对海洋环境并不友好。

4、公开号为cn111363449a的中国专利申请文件公开了一种水性树脂防污涂料，包括：水性树脂、添加剂、缓释金属离子添加剂。其中缓释金属离子添加剂为环糊精包覆氧化亚铜复合材料；将硫酸铜和氢氧化钠同时注入到环糊精水溶液中，环糊精分子可以多铜离子进行络合包覆，同时，氢氧根离子也会与铜离子进行沉淀反应，在超声振动的作用下，使得环糊精分子将氢氧化铜包覆在其螺旋状结构內；经过葡萄糖还原后，得到环糊精包覆氧化亚铜复合材料。此种防污涂料由于环糊精对氧化亚铜的包覆作用，使得氧化亚铜的释放缓慢，持久，涂料也具有持久的防污效果，但是并不能缓解氧化亚铜对海洋环境的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的为提供一种防污涂料组合物及其制备方法，旨在解决相关技术中存在的防污能力弱、对海洋环境不友好、防污性能不持久、漆膜附着力差等问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种防污涂料组合物，包括以下组分及其重量份数：

4、改性丙烯酸树脂50-60份、纳米防污剂10-15份、分散剂10-15份、填料20-25份、水80-90份；

5、所述改性丙烯酸树脂的制备方法为：向反应釜中加入乙醇和丙烯酸，升温至75-80℃，在搅拌的状态下同时滴加甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合物、过氧化氢，控制滴加时间为3h，滴加完成后保温反应1.2-1.6h；升温至150-160℃，加入4-二甲氨基吡啶，并继续在搅拌的状态下加入三氟甲基苯甲醇和叔丁基二甲基硅烷醇，保温反应2.0-2.5h，冷却，即得。

6、本发明中采用丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为反应单体，聚合得到丙烯酸树脂，然后将三氟甲基苯甲醇和叔丁基二甲基硅烷醇接枝到丙烯酸酯的分子链上，从而在丙烯酸树脂的分子结构中引入有机硅和全氟烷基，使丙烯酸树脂兼具氟聚合物和硅树脂的性能。有机硅的引入可以提高丙烯酸树脂的柔软性，使形成的涂料膜层在海洋污损生物附着时发生变形，从而使附着物剥落；全氟烷基定向于表面上，当暴露于海洋污损生物时，可以永久地使之交联排列以减少分子扩散或重排，从而降低涂料的表面自由能，使海洋污损生物分泌的粘液在涂料表面不容易铺展开，实现不沾污损的效果。

7、进一步的，所述改性丙烯酸树脂的制备方法中各组分的用量为：乙醇40-50份、丙烯酸25-30份、甲基丙烯酸甲酯6-10份、丙烯酸丁酯8-12份、过氧化氢3-6份、4-二甲氨基吡啶2-4份、三氟甲基苯甲醇10-16份、叔丁基二甲基硅烷醇8-12份。

8、本发明中通过精确控制丙烯酸的用量来控制合成的丙烯酸树脂分子结构中的羧基数量，再通过控制三氟甲基苯甲醇和叔丁基二甲基硅烷醇的用量来控制改性丙烯酸树脂中的有机硅和全氟烷基的数量，实现调整改性丙烯酸树脂形成膜层不粘污损的目的。

9、进一步的，所述防污涂料组合物中的纳米防污剂为纳米二氧化钛和纳米氧化铕。

10、本发明中在防污涂料组合物配方中添加纳米防污剂，在分散过程中会被包裹，达到微米级颗粒，防污涂料组合物成膜后在膜层表面形成类似荷叶表面的微米-纳米结构，润湿性降低，不利于海洋污损生物的附着，提高防污涂料组合物的防污性能。

11、更进一步的，所述纳米防污剂由纳米二氧化钛、纳米氧化铕按照质量比为15-19:4-8组成。

12、本发明采用的纳米二氧化钛在光照条件下可以发生光催化氧化还原反应，释放活性氧化物质，可以抑制藻类的生长活性，在短时间内杀死菌类，但是由于吃水较深的船只下光线较差，因此防污效果不佳；发明人研究过程中发现，采用纳米氧化铕与纳米二氧化钛共同组成纳米防污剂，不仅可以直接破坏细胞壁，而且可以进入细胞内部使蛋白质变性，从而减少海洋污损生物的附着，当纳米二氧化钛与纳米氧化铕按照质量比为15-19:4-8组成时，防污效果达到最佳。

13、更进一步的，所述防污剂由纳米二氧化钛、纳米氧化铕按照质量比为17:6组成。

14、进一步的，所述纳米防污剂的粒径为60-80nm。

15、进一步的，所述防污涂料组合物中的分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种。

16、本发明采用的分散剂不仅可以将防污涂料配方中的纳米防污剂和填料充分分散均匀，同时还能起到杀菌的作用。

17、进一步的，所述防污涂料组合物中的填料为二氧化硅、白炭黑、膨润土中的一种。

18、本发明还提供了所述防污涂料组合物的制备方法，具体为：将改性丙烯酸树脂与水混合，高速搅拌10-15min；然后加入分散剂，继续搅拌3-5min；最后加入纳米防污剂和填料，低速搅拌20-30min，即得。

19、进一步的，所述防污涂料组合物的制备方法中高速搅拌的转速为1200-1400rpm，低速搅拌的转速为400-500rpm。

20、与现有技术相比，本发明提供的防污涂料组合物及其制备方法具有如下技术优势：

21、（1）本发明提供的防污涂料组合物中不含有毒防污剂，对海洋环境友好，且防污效果持久，形成的漆膜耐水性优异；

22、（2）本发明提供的防污涂料组合物通过对丙烯酸树脂的改性以及纳米防污剂的添加，使得海洋污损生物在涂层表面难以附着，实现不沾污损的效果；

23、（3）本发明提供的防污涂料组合物所用原材料易得，制备方法简单，有利于实现工业化生产。

技术特征：

1.一种防污涂料组合物，其特征在于，包括以下组分及其重量份数：

2.根据权利要求1所述的防污涂料组合物，其特征在于，所述改性丙烯酸树脂的制备方法中各组分的用量为：乙醇40-50份、丙烯酸25-30份、甲基丙烯酸甲酯6-10份、丙烯酸丁酯8-12份、过氧化氢3-6份、4-二甲氨基吡啶2-4份、三氟甲基苯甲醇10-16份、叔丁基二甲基硅烷醇8-12份。

3.根据权利要求1所述的防污涂料组合物，其特征在于，所述防污涂料组合物中的纳米防污剂为纳米二氧化钛和纳米氧化铕。

4.根据权利要求3所述的防污涂料组合物，其特征在于，所述纳米防污剂由纳米二氧化钛、纳米氧化铕按照质量比为15-19:4-8组成。

5.根据权利要求3所述的防污涂料组合物，其特征在于，所述纳米防污剂由纳米二氧化钛、纳米氧化铕按照质量比为17:6组成。

6.根据权利要求1所述的防污涂料组合物，其特征在于，所述纳米防污剂的粒径为60-80nm。

7.根据权利要求1所述的防污涂料组合物，其特征在于，所述分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种。

8.根据权利要求1所述的防污涂料组合物，其特征在于，所述填料为二氧化硅、白炭黑、膨润土中的一种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的防污涂料组合物的制备方法，其特征在于，具体为：将改性丙烯酸树脂与水混合，高速搅拌10-15min；然后加入分散剂，继续搅拌3-5min；最后加入纳米防污剂和填料，低速搅拌20-30min，即得。

10.根据权利要求9所述的防污涂料组合物的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌的转速为1200-1400rpm，低速搅拌的转速为400-500rpm。

技术总结本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种防污涂料组合物及其制备方法。本发明中采用丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为反应单体，聚合得到丙烯酸树脂，然后将三氟甲基苯甲醇和叔丁基二甲基硅烷醇接枝到丙烯酸酯的分子链上，从而在丙烯酸树脂的分子结构中引入有机硅和全氟烷基，并在配方中加入纳米防污剂，使制得的防污涂料组合物实现不粘污损的效果。本发明通过对丙烯酸树脂的改性以及纳米防污剂的添加，使得海洋污损生物在涂层表面难以附着，实现不沾污损的效果，且防污涂料组合物中不含有毒防污剂，对海洋环境友好，且防污效果持久，形成的漆膜耐水性优异。技术研发人员：刘雄,杨铭巍受保护的技术使用者：广州翔铭环保新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15