阅读说明：本技术 一种水性船舶生物防污工业涂料及其制备方法 (Water-based ship biological antifouling industrial coating and preparation method thereof ) 是由 蒋钦龙 杨焕科 刘勇安 唐海玉 于 2020-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明属于涂料技术领域,具体涉及一种水性船舶生物防污工业涂料及其制备方法,按重量份计算,其原料组成包括成膜物质25-60份、生物防污剂5-50份、颜料1-20份、填料1-50份、助剂5-10份和水10-30份。本发明方法制备得到的水性船舶生物防污工业涂料能够在不破坏生态环境和毒死海洋附着生物的前提下,减少附着生物量,防污效果明显,并且有效降低船底漆膜的破坏风险和降低燃油消耗。(The invention belongs to the technical field of coatings, and particularly relates to a water-based ship biological antifouling industrial coating and a preparation method thereof, wherein the raw materials comprise, by weight, 25-60 parts of a film-forming substance, 5-50 parts of a biological antifouling agent, 1-20 parts of a pigment, 1-50 parts of a filler, 5-10 parts of an auxiliary agent and 10-30 parts of water. The water-based ship biological antifouling industrial coating prepared by the method can reduce the attached biomass on the premise of not damaging the ecological environment and poisoning marine attached organisms, has an obvious antifouling effect, and effectively reduces the damage risk of a ship bottom paint film and the fuel consumption.)

一种水性船舶生物防污工业涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性船舶生物防污工业涂料及其制备方法。

背景技术

涂料，也称为油漆，是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。

在世界各地的海域中有2000多种附着生物，这些附着生物的幼虫和孢子在海洋中漂浮游动，当它们发育到一定程度就在船底附着、定居并进一步繁殖。这些生物会增加燃油消耗，破坏船底漆膜，同时这些生物会分泌出有机酸，使船底钢板及水下设施破坏加剧，使用寿命显著缩短。为解决这问题，各种船舶防污涂料便应运而生。

传统的防污涂料是通过防污剂的渗出对附着生物进行毒杀达到防污目的，这种方法或多或少会污染环境，因此人们正尝试从新的思路来设计研制防污涂料，一方面寻找防污高分子材料，对一些生物的表皮状态进行模仿，另一方面寻找合适的天然生物防污剂，在不破坏环境的前提下防止生物附着。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，提供一种水性船舶生物防污工业涂料及其制备方法，主要解决了解决传统的防污涂料是通过防污剂的渗出对附着生物进行毒杀来减少生物附着量等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水性船舶生物防污工业涂料，按重量份计，其原料组成包括成膜物质25-60份、生物防污剂5-50份、颜料1-20份、填料1-50份、助剂5-10份和水10-30份。

优选的，其原料组成包括成膜物质45份、生物防污剂25份、颜料15份、填料25份、助剂8份和水20份。

优选的，所述成膜物质为氟碳乳液、氟丙乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液中的一种或多种。

优选的，所述生物防污剂为辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸中的一种或多种。

更优选的，所述生物防污剂为重量比为3-9:1:3-6的辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸的混合物。

优选的，所述颜料为铁红、碳黑、钛白粉中的一种或多种。

优选的，所述填料为重晶石粉、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、石英粉、磷酸锌、滑石粉中的一种或多种。

优选的，所述助剂按重量份计，其原料组成包括多聚磷酸钠10-20份、有机硅聚醚共聚物5-10份、水性聚硅氧烷8-12份、水性聚氨酯类流平剂2-5份、聚酰胺蜡水性涂料防沉剂6-10份、十二碳醇酯6-10份、二乙二醇单丁醚15-20份、聚氨酯12-18份、2-氨基-2甲基-1-丙醇P 6-8份和甲基异噻唑啉酮类防腐剂3-8份。

如上所述的一种水性船舶生物防污工业涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将水和助剂依次加入反应缸中搅拌至完全溶解，得到混合料A；

S2、在混合料A中边搅拌边依次加入颜料和填料，分散研磨达到平均细度30-50μm，得到混合料B，将转速调至300-500r/min；

S3、在混合料B中再依次加入成膜物质、生物防污剂和助剂，搅拌分散13-17min，调整涂料的粘度到80-100KU，即得产品。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明水性船舶生物防污涂料主要由生物防污剂与成膜物质组成，可以在船舶底面形成一层均匀的防污保护层。其中生物防污剂中的辣椒素【(反式)8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺】是辣椒的活性成分，辣椒素和与其相关一些的化合物并称为辣椒元，它们是辣椒产生的次级代谢产物，对草食动物形成威慑，纯辣椒素是一种斥水亲脂、无色无嗅的结晶或蜡状化合物。以粉末状的辣椒素为天然防污剂制成的低表面能无毒防污涂料，可以抗细菌和海生物的附着，且对金属、木材及水泥等有良好的附着力；生物防污剂中的苯甲酸钠易溶于水，常温下溶解度为53.0g/100ml左右，苯甲酸钠亲油性较大，易穿透细胞膜进入细胞体内，干扰细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收，进入细胞体内电离酸化细胞内的碱储，并抑制细胞的呼吸酶系的活性，阻止乙酰辅酶A缩合反应；生物防污剂中的丹宁酸既是一种强的固定剂，能固定许多蛋白以及糖类衍生物，又是一种媒染剂，能增强对重金属(如铀、铅)的吸收，从而增强样品反差，特别是细胞外膜、弹性纤维、细胞连接、肌肉纤维等。苯甲酸钠和丹宁酸对甲壳虫幼虫、海洋附着生物等有麻醉作用，是并不会杀死附着生物，只要将其置于新鲜海水中，它们便会复苏。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种水性船舶生物防污工业涂料，按重量份计，其原料组成包括氟碳乳液25份、生物防污剂5份、铁红1份、重晶石粉1份、助剂5份和水10份。

所述生物防污剂为重量比为3:1:3的辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸的混合物。

所述助剂由以下重量份的原料制成：多聚磷酸钠10份、有机硅聚醚共聚物5份、水性聚硅氧烷8份、水性聚氨酯类流平剂2份、聚酰胺蜡水性涂料防沉剂6份、十二碳醇酯6、二乙二醇单丁醚15份、聚氨酯12份、2-氨基-2甲基-1-丙醇P 6份、甲基异噻唑啉酮类防腐剂3份。

上述的水性船舶生物防污工业涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将水和多聚磷酸钠、有机硅聚醚共聚物、水性聚硅氧烷消泡剂、2-氨基-2甲基-1-丙醇和聚酰胺蜡水性涂料防沉剂依次加入反应缸中搅拌至完全溶解，得到混合料A；

S2、在混合料A中边搅拌边依次加入铁红和重晶石粉，分散研磨达到平均细度30μm，得到混合料B，将转速调至300r/min；

S3、在混合料B中再依次加入氟碳乳液、辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸、以及水性聚氨酯类流平剂、十二碳醇酯、二乙二醇单丁醚、甲基异噻唑啉酮类防腐剂、聚氨酯，搅拌分散13min，调整涂料的粘度到80KU，即得产品。

实施例2

一种水性船舶生物防污工业涂料，按重量份计，其原料组成包括氟丙乳液45份、生物防污剂25份、碳黑15份、重质碳酸钙25份、助剂8份和水20份。

所述生物防污剂为重量比为6:1:5的辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸的混合物。

所述助剂由以下重量份的原料制成：多聚磷酸钠15份、有机硅聚醚共聚物8份、水性聚硅氧烷10份、水性聚氨酯类流平剂3份、聚酰胺蜡水性涂料防沉剂8份、十二碳醇酯8、二乙二醇单丁醚17份、聚氨酯16份、2-氨基-2甲基-1-丙醇P 7份、甲基异噻唑啉酮类防腐剂7份。

上述的水性船舶生物防污工业涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将水和多聚磷酸钠、有机硅聚醚共聚物、水性聚硅氧烷消泡剂、2-氨基-2甲基-1-丙醇和聚酰胺蜡水性涂料防沉剂依次加入反应缸中搅拌至完全溶解，得到混合料A；

S2、在混合料A中边搅拌边依次加入碳黑和重质碳酸钙，分散研磨达到平均细度40μm，得到混合料B，将转速调至400r/min；

S3、在混合料B中再依次加入氟丙乳液、辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸、以及水性聚氨酯类流平剂、十二碳醇酯、二乙二醇单丁醚、甲基异噻唑啉酮类防腐剂、聚氨酯，搅拌分散15min，调整涂料的粘度到90KU，即得产品。

实施例3

一种水性船舶生物防污工业涂料，按重量份计，其原料组成包括环氧乳液30份、聚氨酯乳液30份、生物防污剂50份、钛白粉20份、轻质碳酸钙20份、石英粉10份、磷酸锌15份、滑石粉5份、助剂10份和水30份。

所述生物防污剂为重量比为9:1:6的辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸的混合物。

所述的助剂由以下重量份的原料制成：多聚磷酸钠20份、有机硅聚醚共聚物10份、水性聚硅氧烷12份、水性聚氨酯类流平剂5份、聚酰胺蜡水性涂料防沉剂10份、十二碳醇酯10、二乙二醇单丁醚20份、聚氨酯18份、2-氨基-2甲基-1-丙醇P 8份、甲基异噻唑啉酮类防腐剂8份。

上述的水性船舶生物防污工业涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将水和多聚磷酸钠、有机硅聚醚共聚物、水性聚硅氧烷消泡剂、2-氨基-2甲基-1-丙醇和聚酰胺蜡水性涂料防沉剂依次加入反应缸中搅拌至完全溶解，得到混合料A；

S2、在混合料A中边搅拌边依次加入钛白粉和轻质碳酸钙、石英粉、磷酸锌、滑石粉，分散研磨达到平均细度50μm，得到混合料B，将转速调至500r/min；

S3、在混合料B中再依次加入环氧乳液、聚氨酯乳液、辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸、以及水性聚氨酯类流平剂、十二碳醇酯、二乙二醇单丁醚、甲基异噻唑啉酮类防腐剂、聚氨酯，搅拌分散17min，调整涂料的粘度到100KU，即得产品。

实施例4

与实施2不同的是，所述生物防污剂为辣椒素，其余同实施例2。

对比例1

一种水性船舶生物防污工业涂料，按重量份计，其原料组成包括氟丙乳液45份、生物防污剂25份、碳黑15份、重质碳酸钙25份、助剂8份和水20份。

所述生物防污剂为重量比为6:1:5的蛇床子素、苯甲酸钠、丹宁酸的混合物。

所述助剂由以下重量份的原料制成：多聚磷酸钠15份、有机硅聚醚共聚物8份、水性聚硅氧烷10份、水性聚氨酯类流平剂3份、聚酰胺蜡水性涂料防沉剂8份、十二碳醇酯8、二乙二醇单丁醚17份、聚氨酯16份、2-氨基-2甲基-1-丙醇P 7份、甲基异噻唑啉酮类防腐剂7份。

所述水性船舶生物防污工业涂料的制备方法同实施例2。

对比例2

一种水性船舶生物防污工业涂料，按重量份计，其原料组成包括氟丙乳液45份、生物防污剂25份、碳黑15份、重质碳酸钙25份、助剂8份和水20份。

所述生物防污剂为重量比为6:1:5的辣椒素、山梨酸钾、丹宁酸的混合物。

所述助剂由以下重量份的原料制成：多聚磷酸钠15份、有机硅聚醚共聚物8份、水性聚硅氧烷10份、水性聚氨酯类流平剂3份、聚酰胺蜡水性涂料防沉剂8份、十二碳醇酯8、二乙二醇单丁醚17份、聚氨酯16份、2-氨基-2甲基-1-丙醇P 7份、甲基异噻唑啉酮类防腐剂7份。

所述水性船舶生物防污工业涂料的制备方法同实施例2。

对比例3

一种水性船舶生物防污工业涂料，按重量份计，其原料组成包括氟丙乳液45份、生物防污剂25份、碳黑15份、重质碳酸钙25份、助剂8份和水20份。

所述生物防污剂为重量比为6:1:5的辣椒素、苯甲酸钠、高凹顶藻醇的混合物。

所述助剂由以下重量份的原料制成：多聚磷酸钠15份、有机硅聚醚共聚物8份、水性聚硅氧烷10份、水性聚氨酯类流平剂3份、聚酰胺蜡水性涂料防沉剂8份、十二碳醇酯8、二乙二醇单丁醚17份、聚氨酯16份、2-氨基-2甲基-1-丙醇P 7份、甲基异噻唑啉酮类防腐剂7份。

所述水性船舶生物防污工业涂料的制备方法同实施例2。

对比例4

一种水性船舶生物防污工业涂料，按重量份计，其原料组成包括氟丙乳液45份、生物防污剂25份、碳黑15份、重质碳酸钙25份、助剂8份和水20份。

所述生物防污剂为重量比为2:2:7的辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸的混合物。

所述助剂由以下重量份的原料制成：多聚磷酸钠15份、有机硅聚醚共聚物8份、水性聚硅氧烷10份、水性聚氨酯类流平剂3份、聚酰胺蜡水性涂料防沉剂8份、十二碳醇酯8、二乙二醇单丁醚17份、聚氨酯16份、2-氨基-2甲基-1-丙醇P 7份、甲基异噻唑啉酮类防腐剂7份。

所述水性船舶生物防污工业涂料的制备方法同实施例2。

对比例5

一种水性船舶生物防污工业涂料，按重量份计，其原料组成包括氟丙乳液45份、生物防污剂25份、碳黑15份、重质碳酸钙25份、助剂8份和水20份。

所述生物防污剂为重量比为3:1:10的辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸的混合物。

所述助剂由以下重量份的原料制成：多聚磷酸钠15份、有机硅聚醚共聚物8份、水性聚硅氧烷10份、水性聚氨酯类流平剂3份、聚酰胺蜡水性涂料防沉剂8份、十二碳醇酯8、二乙二醇单丁醚17份、聚氨酯16份、2-氨基-2甲基-1-丙醇P 7份、甲基异噻唑啉酮类防腐剂7份。

所述水性船舶生物防污工业涂料的制备方法同实施例2。

对比例6

一种水性船舶生物防污工业涂料，按重量份计，其原料组成包括氟丙乳液45份、生物防污剂25份、碳黑15份、重质碳酸钙25份、助剂8份和水20份。

所述生物防污剂为重量比为1:2:8的辣椒素、苯甲酸钠、丹宁酸的混合物。

所述助剂由以下重量份的原料制成：多聚磷酸钠15份、有机硅聚醚共聚物8份、水性聚硅氧烷10份、水性聚氨酯类流平剂3份、聚酰胺蜡水性涂料防沉剂8份、十二碳醇酯8、二乙二醇单丁醚17份、聚氨酯16份、2-氨基-2甲基-1-丙醇P 7份、甲基异噻唑啉酮类防腐剂7份。

所述水性船舶生物防污工业涂料的制备方法同实施例2。

选取110块规格为350mm×250mm×5mm的聚氯乙烯板，均分为11组，其中10组分别涂抹上实施例1-4和对比例1-6制得的涂料，另一组为对照组空白的聚氯乙烯板，参照国家标准《防污漆样板浅海浸泡实验方法》(标准号为GB/T 5730-2007)，检验本发明水性船舶生物防污工业涂料在聚氯乙烯板上的应用效果，如表1所示(表中各个实施例、对比例和对照组中的聚氯乙烯板是下放在广西北海1米深处且浸泡1个月的实验数据，表中的数值均为每块板上的平均值)。

表1聚氯乙烯板浸泡实验效果

对比例1-3中采用了与实施例2不同组分制备生物防污剂，对比例4-6采用了与实施例2相同组分但不同配重比例制备生物防污剂，由表1的实验结果可以看出，涂抹本发明水性船舶生物防污工业涂料的聚氯乙烯板漆膜物理状态(剥落面积％)、生物的覆盖面积(％)、海生物种类以及生物量(g/cm²)各指标参数都优于各个对比例和对照组，这充分说明了本发明水性船舶生物防污工业涂料能够有效减少附着生物量，防污效果明显，并且有效降低船底漆膜的破坏风险和降低燃油消耗。

所属领域的普通技术人员应当理解，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在本发明的思路下，以上实施例或不同实施例中的技术特征之间也可进行组合，实施步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其他变化，为了简明并没有在细节中提供。因此凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。