阅读说明：本技术 一种环保型超疏水防污涂料 (Environment-friendly super-hydrophobic antifouling paint ) 是由 杨宝森 安维永 周铁冲 于 2020-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环保型超疏水防污涂料,按质量百分比,由以下组分组成：溶剂30-40％；氟硅改性丙烯酸树脂40-50％；有机硅5-10％；气凝胶0.1～2％；石墨烯：0.5～2％；防污剂7～18％；纳米二氧化钛0.1～1.5％；稳定剂0.1-2％；消泡剂0.1～1.5％。本发明的防污涂料可广泛应用于海洋、建筑等领域,具有防污、防腐蚀,疏水性强,自洁性好,性能稳定的优点。(The invention discloses an environment-friendly super-hydrophobic antifouling paint which comprises the following components in percentage by mass: 30-40% of a solvent; 40-50% of fluorine-silicon modified acrylic resin; 5-10% of organic silicon; 0.1-2% of aerogel; graphene: 0.5-2%; 7-18% of an antifouling agent; 0.1-1.5% of nano titanium dioxide; 0.1 to 2 percent of stabilizer; 0.1-1.5% of defoaming agent. The antifouling paint can be widely applied to the fields of oceans, buildings and the like, and has the advantages of antifouling property, corrosion resistance, strong hydrophobicity, good self-cleaning property and stable performance.)

一种环保型超疏水防污涂料

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种环保型超疏水防污涂料。

背景技术

防污涂料主要应用于船舶及海洋设施表面，起到防止海洋污损生物附着的作用。海洋污损生物是指在海洋设施表面生长的海洋生物，包括植物类、动物类和微生物类，它会对人类开发海洋资源活动造成巨大破坏。海洋污损生物生长在船舶底部，会增加船舶航行的阻力，因而增加燃油消耗，导致船舶机动性能变差、仪表失灵、声纳受到干扰等。一旦发生腐蚀与污损，还需花费巨资清除污损生物，修复损坏的设施，大幅降低船舶的在航率，增加维护维修费用。

早期的海洋防污涂料主要是以可溶性树脂为基料，添加能够杀灭污损生物的杀生剂制备而成的。其作用原理是：表面涂层的基料树脂在海水的作用下逐渐溶解，填充在基料树脂中的防污剂也随之溶解扩散到海水中，从而抑制污损生物附着。为进一步提高防污涂料的防污性能，一些剧毒性杀生剂如锡、汞、砷化合物也在防污涂料中使用。有机锡具有广谱、高效的防污效果，曾在防污涂料中获得广泛应用，但是随后人们发现有机锡对海洋生物，特别是鱼类和贝类的危害很大，会导致其生殖逆向性变化，使种群处于灭绝危险中；此外有机锡不易降解，会在海洋生物体内累积，对海洋生态环境危害深远。

由于基于防污剂的防污涂料存在环境污染问题，其应用受到越来越大的限制，因此，发展无公害防污涂料成为世界各国关注的焦点。但目前现有的防污涂料普遍存在污染性大，疏水性、耐候性及耐久性差的问题。

公布号为CN110628253A的发明专利公开了一种环保型超疏水防污涂料，按质量百分比，由以下组分组成：溶剂30-50％；氟硅改性丙烯酸树脂40-55％；有机硅5-10％；纳米二氧化硅2-5％；乳化剂1-2％；稳定剂1-2％。发明还公开了其制备方法，包括步骤S1：在混合罐中制备溶剂；S2：将氟硅改性丙烯酸树脂加入到混合罐中，加热并搅拌；S3：将有机硅加入到混合罐中，搅拌并保温1-2小时；S4：将纳米二氧化硅和稳定剂混合均匀，并加入混合罐中搅拌；S5：将上述溶液与乳化剂混合，并经胶体磨处理后，冷却出料。上述防污涂料涂布后致密性差，仍然存在防污及耐久性不好的问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种环保型超疏水防污涂料，其具有防污、防腐蚀，疏水性强，自洁性好，性能稳定的优点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种环保型超疏水防污涂料，按质量百分比，由以下组分组成：

溶剂30-40％；

氟硅改性丙烯酸树脂40-50％；

有机硅5-10％；

气凝胶0.1～2％；

石墨烯：0.5～2％；

防污剂7～18％；

纳米二氧化钛0.1～1.5％；

稳定剂0.1-2％；

消泡剂0.1～1.5％。

所述溶剂为二甲苯、醋酸丁酯和正丁醇的混合液；所述溶剂中二甲苯、醋酸丁酯与正丁醇的质量比为20:20:60。采用上述溶剂可以有效对涂料组分中的高分子树脂进行溶解，同时又不影响涂料涂层的致密性，可有效保证涂抹的均匀连续性。

作为优选，所述氟硅改性丙烯酸树脂中氟和硅的质量百分比为1～3％。

所述稳定剂是无机类的氯化铵、氯化钙和有机类的聚乙烯醇、淀粉、羧甲基纤维素中的一种或多种。优选的，选择无机类和有机类复合使用的，能达到协同效应，效果比单一使用好。

作为优选，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶，所述二氧化硅气凝胶的粒径为20～1000纳米；所述气凝胶具有孔洞，所述孔洞的尺寸为5-100nm，所述气凝胶的密度为0.01-0.5g/cm3，所述气凝胶的比表面积为1—3㎡/g。在防污涂料中加入二氧化硅气凝胶，气凝胶的孔隙率较高，利用其吸收作用，在制备过程中，先用防污剂对其和石墨烯进行处理，制备成饱含防污剂的缓释防污药囊，这些防污药囊在涂料制备完毕后，在涂层表面形成致密的疏水层，浸泡在海洋中后，可以缓慢的释放出防污剂，阻止和延缓海洋生物的附着和生长，提高防污性和耐久性。另一方面，含有气凝胶和石墨烯的涂料，漆膜表面含有大量的表面乳突和凹槽等一系列微纳米级的微观结构；这种微观的粗糙表面结构，在水和涂料中间，有一个微量的空气夹层，使海洋生物入侵时的第一步浸润难以实现，阻止海洋微生物的附着。此外，石墨烯具有良好的阻隔性能，屏蔽性能及化学稳定性，用于涂料中具有优异的防腐防污性能，但是石墨烯的高稳定性及疏水性也导致了石墨烯成膜性差，与气凝胶结合使用，可以有效发挥石墨烯的优异性能又不会影响涂料的成膜致密性。石墨烯的加入，使整个涂层中的微小空隙得到封闭，且膜层的强度得到提高，将海水和海洋生物的侵蚀路线进行了阻隔，延长了涂料的防污时限。

所述有机硅为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或几种。

所述纳米二氧化钛优选的为锐钛型，粒径在0.5—10nm；优选的是0.5 —5nm。纳米二氧化钛可以起到持续长效的杀菌效果。

所述有机硅为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或几种。

一种环保型超疏水防污涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1：制作防污缓释药囊：将气凝胶、石墨烯和防污剂混合搅拌均匀得到混合物料A即为防污缓释药囊；

S2：将物料A取出，放入烤箱，在温度为30-60℃下，加热30—60分钟取出；

S3：在混合罐中制备溶剂，将二甲苯、醋酸丁酯和正丁醇按比例均匀混合；

S4：将氟硅改性丙烯酸树脂加入到混合罐中的溶剂中，加热并搅拌10—60分钟；

S5：将有机硅加入到混合罐中，搅拌1～2小时并保温在90-100℃；得到混合物料B；

S6：物料A和B及纳米二氧化钛、稳定剂和消泡剂按比例加入混合罐中并搅拌10—30分钟，然后将混合均匀的物料经胶体磨装置处理后，冷却出料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)将二氧化硅气凝胶、石墨烯、防污剂有机结合，产品的表面能低，与水的接触角大，具有超强疏水自洁功能，防污性能好，水性环保。

(2)采用气凝胶包覆防污剂制备防污缓释药囊，制备工艺简单，成本低，大大提高了涂料的防腐、防污及耐久性。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作详细说明。

本发明的环保型超疏水防污涂料制备方法如下：

S1：制作防污缓释药囊：将气凝胶、石墨烯和防污剂混合搅拌均匀得到混合物料A即为防污缓释药囊；

S2：将物料A取出，放入烤箱，在温度为30-60℃下，加热30—60分钟取出；

S3：在混合罐中制备溶剂，将二甲苯、醋酸丁酯和正丁醇按比例均匀混合；

S4：将氟硅改性丙烯酸树脂加入到混合罐中的溶剂中，加热并搅拌10— 60分钟；

S5：将有机硅加入到混合罐中，搅拌1～2小时并保温在90-100℃；得到混合物料B；

S6：物料A和B及纳米二氧化钛、稳定剂和消泡剂按比例加入混合罐中并搅拌10—30分钟，然后将混合均匀的物料经胶体磨装置处理后，冷却出料。

实施例1-4中各组分含量如下表

实施例1-4中溶剂为二甲苯、乙酸正丁酯和正丁醇混合液，二甲苯、乙酸正丁酯与正丁醇的质量比为20:20:60；气凝胶为二氧化硅气凝胶，所述二氧化硅气凝胶的粒径为20～1000纳米；采用的稳定剂为氯化铵和聚乙烯醇的混合物，有机硅为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，防污剂采用异噻唑啉酮和二硫氰基甲烷的混合物。

对实施例1-4进行性能测试：

(一)检测方法

铅笔硬度按GB/T6739测定；漆膜柔韧性按GB/T1731测定；膜厚测试按照ASTMD1005标准测试防污涂料的膜厚。耐磨耗测试按照GB/T13448-2005标准测试防污涂料的耐磨损性能。耐溶剂测试按照GB/T13448—2005标准测试复合防污涂料的耐溶剂性能。接触角测试用接触角测定仪测定；储存稳定性按GB/T6753.3测定。

(二)检测结果见下表：

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					硬度	H	H	H	H
弯曲	2	2	3	2
					膜厚(mm)	23	22	25	30
接触角(°)	98	110	103	100
					磨损失重(g)	0.013	0.02	0.025	0.011
耐溶剂性	不露基材	不露基材	不露基材	不露基材
					稳定性	≥30天	≥30天	≥30天	≥30天

由检测结果可知：

本发明的防污漆漆膜的柔韧性和硬度良好；从检测结果可以看出防污漆膜表面的接触角最小为98°，最高为110°，疏水性表现优异。

上面结合具体实施方式对本发明作了详细的说明。但是，本发明并不限于上面所描述的内容。在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本发明构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。