一种自抛光海洋防污涂料及其制备方法与流程

本发明涉及海洋防污技术，具体涉及一种自抛光海洋防污涂料及其制备方法。

背景技术：

1、海洋环境中的动物和植物等均在船底和水下人工设施的表面附着和聚集，严重危害人类经济活动。目前全世界海洋污损生物共记录有4000余种，我国沿海已记录614种，主要种群是细菌、硅藻和藻类孢子等常见的微生物，也有藤壶、管虫、苔藓虫、贻贝和藻类等常见的大型污损生物等。海洋污损生物会引起严重的生物腐蚀，缩短船舶和海洋装备的使用寿命，削弱船舶的操控性，阻塞声纳罩、海水管道等关键设备。

2、船舶是海洋运输业中重要的载运工具，但是轮船吃水线以下的船体长期浸泡在海水中，十分容易受到海水的腐蚀。并且吃水线以下的船体被各种藻类、牡蛎、藤壶和其他海底生物附着和聚集，对轮船正常使用造成不小的影响，他们会使船壳受损，增加船的重量，电力和燃料的消耗增加，影响船舶的行驶速度以及海洋仪器失灵。海洋污损生物导致海洋运输费用在过去三十年内翻了两番，给世界贸易和海运贸易带来了严重的经济损失。

3、目前常见的防污措施有机械清除法，电化学法，超声波法和涂装防污涂料法等。机械清除法是定期对海洋污损生物附着的表面利用水下机器人等工具对进行清除，该方法适用于清理管道、设备内污垢和海底镜头等，但缺陷在于成本较高，效率较低，只能在污损发生后进行清理。电化学法是通过电解海水或重金属产生具有防污活性的次氯酸根或金属氧化物，来达到防污目的。超声波防污是利用电子装置产生高频率的声波来破坏污损生物的生存环境，这种方法在海底的管道防污中应用较多。目前，涂装防污涂料是经济有效且适用范围最广的方法。防污涂料一般由高分子树脂、防污剂、助剂和填料等组成，其中高分子树脂和防污剂是其中最重要的成分，树脂作为防污涂料的基体，为涂料提供力学强度、粘接性能，并且能控制防污剂释放，而防污剂则起到杀死或抑制海生物附着和聚集的作用。

4、传统的防污涂料是通过释放出锡、铜、汞、铅等毒性材料来杀死海洋生物。最初使用的是含汞、铅等剧毒性的材料。在20世纪50年代，出现了以氧化亚铜为毒性材料，以松香、乙烯树脂和氯化橡胶为基料的防污涂料。但铜对生态也有较为严重的危害，淘汰也是必然的。研究人员又于20世纪70年代研发了有机锡丙烯酸酯自抛光防污涂料，它是将有机锡基团通过酯键连接到丙烯酸酯类聚合物的主链上，通过酯键的水解释放出有机锡，而有机锡在低浓度下能达到高效的防污效果，并且该材料水解后产生的亲水性基团具有水溶性，在船舶运动和海水冲刷作用下发生溶解、脱落，从而达到表面的自我更新。此外，由于其还能连续而稳定地释放防污剂，并在有效期内涂层表面粗糙度低，达到防污和减阻双重效果，曾占据着市场的主流地位。但后来有研究发现有机锡会在多种鱼类、贝类及海洋植物内长期累积，导致遗传变异，并进入食物链，造成不可估量的生态问题，因此，有机锡防污涂料已于2008年被国际海事组织在全球范围禁用。自此，人们更加重视开发环境友好型海洋防污材料。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明公开提供了一种自抛光海洋防污涂料及其制备方法。所述自抛光海洋防污涂料是一种以自制的丙烯酸类树脂，乙烯基树脂，环氧树脂为基料的单组分高效自抛光涂料，通过漆膜表层的逐层自我更新，可以抑制海生物在船底的生长，从而保证船体在整个航季都光洁如新。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种自抛光海洋防污涂料，所述涂按质量百分比计，包括：

4、基料30-80％，助剂3-10％，无毒防污剂10-60％。

5、所述自抛光海洋防污涂料还包括增强填料和颜填料；所述增强填料为选自粒径200-1000目的云母粉、镁合金粉、碳酸钙、黏土和滑石粉中的至少一种，所述颜填料为选自粒径800-1600目的四氟乙烯、氧化铁红、氧化锌、二氧化钛、硫酸钡的至少一种。

6、值得说明的是，本发明研发的全效自抛光防污漆。产品优势有如下几点，第一该涂料使用天然无毒防污剂代替传统氧化亚铜防污剂和有机锡类杀生性材料，对生态无危害且生物安全性好；第二该涂料具有优异的抛光性能及减小船舶阻力特性；第三该涂料抑制海生物在船底的生长、附着，保持光滑平整；第四该涂料具有长效的自我更新能力，更新速率稳定；第五该涂料具有长效防污性，良好的耐候性，可达到3至5年的防污效果；第六该涂料施工便捷，节约成本，适用于各种结构的涂装；第七该涂料是无voc排放的环境友好型涂料。

7、进一步的，所述基料是丙烯酸类树脂、乙烯基树脂、环氧树脂和聚酯树脂中的至少一种；所述丙烯酸类树脂是丙烯酸锌树脂、丙烯酸硅烷树脂和丙烯酸氟硅共聚树脂中的任意一种，所述乙烯基树脂是聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇和聚乙烯基醚中的任意一种，所述环氧树脂是双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂和缩水甘油酯型环氧树脂中的任意一种，所述聚酯树脂是不饱和聚酯树脂和饱和聚酯树脂中的任意一种。

8、进一步的，所述助剂包含分散剂、消泡剂、流平剂和防沉剂中的一种或几种组合；所述分散剂为阴离子型分散剂、阳离子型分散剂、非离子分散剂和两性型分散剂中的至少一种，所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂、脂肪酸型消泡剂和硅油类消泡剂中的至少一种，所述流平剂为有机硅类流平剂、丙烯酸类流平剂和氟碳化合物类流平剂中的至少一种，所述防沉剂为聚烯烃蜡和聚酰胺蜡中的至少一种。

9、进一步的，所述无毒防污剂为辣椒素、单宁酸、生姜酚和海绵分泌的硫酸化甾醇、萜类及溴化次级代谢产物中的至少一种；辣椒素是从天然辣椒中提取的生物活性物质和不含有机重金属的氟化物作为驱避剂，并不破坏海洋生物链，且辣椒素作为一种稳定的生物碱，不受温度的影响，并具有抗菌、驱除海洋污损生物的功能；单宁酸是从五倍子中提取出来的水解类单宁，一种的茶渍多酚，对各种底物具有良好的亲和力，并能抑制微生物的粘附和聚集；生姜酚是从生姜中提取出了3种异构物6，8，10-生姜酚，从生姜中提取的生姜酚防污剂主要是通过改变细胞表面特征、干扰污损生物神经传导和驱避等方式起到防污作用，不会破坏海洋生态，绿色环保无污染；海绵能够产生多种次级代谢产物，其中某些具有防污活性，如硫酸化甾醇、萜类及溴化次级代谢产物等，海绵提取物的防污机理是通过干扰海洋附着生物触须的运动，使污损生物在附着初期阶段就被抑制。

10、为了本发明的充分公开，现公开一种自抛光海洋防污涂料的制备方法。但应当明确，此公开不作为本发明的限定，所有依据现有技术的技术教导和/或技术启示且未经创造性工作得到的涂料的制备方法均可用于制备本发明公开的自抛光海洋防污涂料。

11、一种自抛光海洋防污涂料的制备方法，包括如下步骤：

12、在基料树脂中加入无毒防污剂混合，加入到装置有搅拌器和分水器的反应瓶中搅拌加热到回流状态，保持回流至反应物的酸值降至80以下，温度下降到70℃以下，添加助剂、增强填料以及颜填料过滤，得到本发明所述的自抛光海洋防污涂料。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1、本发明使用树脂为基料，通过漆膜表层的逐层自我更新，阻碍海洋生物在船底附着，保持船底在整个航季光滑平整，降低航行阻力。

15、2、采用无毒防污剂代替传统氧化亚铜防污剂和有机锡类杀生性材料，并且无毒防污剂与传统防污剂杀生机理不同，其是通过阻断污损生物附着相关信号和代谢通路实现防污损目的。

16、3、无毒防污剂具有结构简单、易于合成，抗污活性高、低毒，易降解，无环境蓄积风险，生物安全性好等优势，是一种潜力巨大的新型绿色防污剂。

17、4、无毒防污剂是天然产物防污剂，利用生物技术从多种陆地植物和海洋动植物中提取的天然防止海洋生物污损的物质，是生物自身产生的具有防污活性的次级代谢产物，能很快降解，且不危害生物生命，有利于保持生态平衡。通过缓释技术控制，天然产物防污剂的有效成分可缓慢、均匀地释放出来，从而达到长效、无公害防污的目的。

18、5、本发明使用黏土等作为增强填料，黏土的加入可以提高涂层的力学性能和粘附力，改善涂层的降解性能和控制防污剂的释放。由于均匀降解和防污剂控释的双重作用，该涂料具有优异的海洋防污能力。