硅溶胶增强的有机硅防污涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种硅溶胶增强的有机硅防污涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 船舶是最为常见的交通工具之一，当船舶附着海洋生物后，会造成表面摩擦阻力 增大，降低船速，增加燃料消耗，经济损失巨大。统计表明，船舶的船壳海洋生物污损率仅为 5%时，船舶航行受到的阻力相当于没有污损的船舶所受阻力的2倍，燃料消耗增加了 10%， 甚至增长40%。为了防止海洋生物的附着，最有效防护措施就是在船壳表面涂覆防生物污损 性强的专用防污涂料。
[0003] 以有机硅树脂为基体的低表面能防污涂层因其具有污损生物易脱落、对环境友好 等特点而被广泛应用，但是有机硅树脂机械性能差，需要对其进行增强改性。最常用的措 施是采用微纳米级填料如CaC0 3、Si02、Ti02、纳米碳管、天然海泡石等进行增强改性。专利 CN101033358公开了一种有机硅改性丙烯酸酯/纳米SiO2低表面能防污涂料，经纳米SiO 2 改性后，该涂料表面能大大降低，且耐冲击性提高。专利W02008046166公开了一种海洋防 污组合物，其中分别加入了两种不同的纳米填料一纳米碳管和纳米海泡石。当纳米海泡石 的含量从〇. 1%增加到10%时，涂层弹性模量从2. 6 MPa增加至6. 0 MPa ;当纳米碳管的含 量从0. 01%增加至0. 2%时，涂层弹性模量无明显改变。而加入纳米填料的组合物，其防污 性能都有所提尚。
[0004] 但是当纳米粒子加入到树脂体系中时，由于其大的比表面积，极易发生团聚。而纳 米颗粒在基体树脂中分散性对涂层的防污性能有很大影响，分散性变差，涂层的防污性能 将大大降低（Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2010，10(5): 2972-2978)。 本发明采用经疏水改性的二氧化硅溶胶代替传统的二氧化硅纳米颗粒作为改性剂，从而提 尚有机娃防污涂层的机械性能及防污性能。
【发明内容】
[0005] 本发明目的之一在于提供一种硅溶胶增强的有机硅防污涂料。
[0006] 本发明的目的之二在于提供该涂料的制备方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种硅溶胶增强的有机硅防污涂料，为A、B双组份涂料，其特征在于所述的A组份的组 成及质量百分比含量为： 有机硅树脂 30~45%， 有机溶剂 10~25%， 微米颜填料 10~30%， 硅溶胶 1~1〇%， 以上各组成的质量百分含量之和为100% ; 所述的B组分的组成及质量百分比为： 固化剂 30~45%， 催化剂 6~10%， 有机溶剂 40~50%， 以上各组成的质量百分含量之和为100% ; 使用时组分A和组分B的重量配比为10:1~5:1混合。
[0008] 上述的有机硅树脂为：为端基是羟基的聚二甲基硅氧烷，其分子量为30000~60000 g/mol〇
[0009] 上述的端基是羟基的聚二甲基硅氧烷有：美国Gelest公司产品DMS-S33、DMS-S35 等。
[0010] 上述的有机溶剂为：二甲苯、甲苯、丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯等中的至少一种或几 种。
[0011] 上述的微米颜填料为碳酸钙、滑石粉、钛白粉、高岭土、铁红中的至少一种。
[0012] 上述的硅溶胶为：经疏水改性的SiO2溶胶，粒径范围为30~100 nm。
[0013] 上述的固化剂为：官能度为3或是4的烷氧基硅烷或者烷氧基硅烷部分水解缩合 物。
[0014] 上述的官能度为3或是4的烷氧基硅烷有：正硅酸乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷；所 述的烷氧基硅烷部分水解缩合物有：美国Gelest公司四烷氧基硅烷水解物PSI-21、PSI-23 以及PSI-26等。
[0015] 上述的催化剂为：有机锡类催化剂。
[0016] 上述的有机锡类催化剂为二月桂酸二丁基锡或二月桂酸二辛基锡。
[0017] 一种制备上述的硅溶胶增强的有机硅防污涂料的方法，其特征在于，该方法的具 体过程如下： a. 将有机硅树脂加入相应配方量的有机溶剂中，充分搅拌获得均匀溶液； b. 在步骤a所得均匀溶液中加入微米颜填料和硅溶胶，然后充分振荡获得A组分； c. 将固化剂和催化剂溶于有机溶剂中均匀混合，在800~1500转/分钟下，分散15~20 分钟，分散动作完毕后得到组分B。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1 本实施例提供了一种常温固化有机硅低表面能船舶防污涂料的制备方法，其具体步骤 如下： (1)配制组分A :各种原料质量百分比如下： 有机硅树脂 43g， 有机溶剂 25g， 微米颜填料 28g， 硅溶胶 4g ; 具体步骤如下：（1. 1)先将相应配方量的有机硅树脂加入相应配方量的有机溶剂中， 充分搅拌获得均匀溶液；（1. 2)上述步骤结束后，加入微米颜填料和硅溶胶，然后将其置于 振荡器中充分振荡2小时，获得A组分。
[0019] (2)配制组分B，其原料配比如下： 固化剂 4. 2g， 催化剂 I. 〇g， 有机溶剂 4. 8g ; 具体步骤为：按照相应配比将固化剂和催化剂溶于有机溶剂中，然后置于高速分散机 中以实现均匀混合，启动高速分散机，该高速分散机的转速设定为800~1500转/分钟，分散 时间为15~20分钟，分散动作完毕后得到组分B。
[0020] (3)涂料的制备：将制备好的组分A和组分B，按照质量配比为A:B=10:1充分混 合，搅拌后制得涂料。
[0021] 实施例2 与实施例1不同之处在于，组分A与组分B的配比不同，其中组分A:组分B=5:l。
[0022] 实施例3 与实施例1不同之处在于，组分A中所加入的硅溶胶的量不同，组分B相同。其中组分 A的质量配比如下：有机娃树脂43g，有机溶剂21g，微米颜填料28g，娃溶胶8g。涂料制备 时，组分A与组分B比例为10:1。
[0023] 表1 :实施例性能参数
通过表1可以看出，通过改变硅溶胶含量，涂层机械性能和表面性能也将会改变。如本 发明上述实施例所述，采用与其相同或相似的方法及组分得到的其他船舶防污涂料和施工 方法，均在本发明保护范围内。
【主权项】
1. 一种硅溶胶增强的有机硅防污涂料，为A、B双组份涂料，其特征在于所述的A组份 的组成及质量百分比含量为： 有机硅树脂 30~45%， 有机溶剂 10~25%， 微米颜填料 10~30%， 硅溶胶 1~1〇%， 以上各组成的质量百分含量之和为100% ; 所述的B组分的组成及质量百分比为： 固化剂 30~45%， 催化剂 6~10%， 有机溶剂 40~50%， 以上各组成的质量百分含量之和为100% ; 使用时组分A和组分B的重量配比为10:1~5:1混合。2. 根据权利要求1所述的硅溶胶增强的有机硅防污涂料，其特征在于所述的有机硅树 脂为：为端基是羟基的聚二甲基硅氧烷，其分子量为30000~60000g/mol。3. 根据权利要求1所述的硅溶胶增强的有机硅防污涂料，其特征在于所述的有机溶剂 为：二甲苯、甲苯、丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯等中的至少一种或几种。4. 根据权利要求1所述的硅溶胶增强的有机硅防污涂料，其特征在于所述的微米颜填 料为碳酸钙、滑石粉、钛白粉、高岭土、铁红中的至少一种。5. 根据权利要求1所述的硅溶胶增强的有机硅防污涂料，其特征在于所述的硅溶胶 为：经疏水改性的SiO2溶胶，粒径范围为30~100nm。6. 根据权利要求1所述的硅溶胶增强的有机硅防污涂料，其特征在于所述的固化剂 为：官能度为3或是4的烷氧基硅烷或者烷氧基硅烷部分水解缩合物。7. 根据权利要求6所述的硅溶胶增强的有机硅防污涂料，其特征在于所述固化剂是官 能度为3或是4的烷氧基硅烷，有正硅酸乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷；或者是烷氧基硅烷的 部分缩合产物，有：美国Gelest公司四烷氧基硅烷水解物PSI-21、PSI-23以及PSI-26等。8. 根据权利要求1所述的硅溶胶增强的有机硅防污涂料，其特征在于所述的催化剂 为：有机锡类催化剂。9. 根据权利要求1所述的硅溶胶增强的有机硅防污涂料，其特征在于所述的有机锡类 催化剂为二月桂酸二丁基锡或二月桂酸二辛基锡。10. -种制备根据权利要求1 一 10中任一项所述的硅溶胶增强的有机硅防污涂料的方 法，其特征在于，该方法的具体过程如下： a. 将有机硅树脂加入相应配方量的有机溶剂中，充分搅拌获得均匀溶液； b. 在步骤a所得均匀溶液中加入微米颜填料和硅溶胶，然后充分振荡获得A组分； c. 将固化剂和催化剂溶于有机溶剂中均匀混合，在800~1500转/分钟下，分散15~20 分钟，分散动作完毕后得到组分B。
【专利摘要】本发明公开了一种硅溶胶增强的有机硅防污涂料及其制备方法，为A、B双组份涂料，A组份的组成及质量百分比含量为：有机硅树脂30~45%，有机溶剂10~25%，微米颜填料10~30%，硅溶胶 1~10%，所述的B组分的组成及质量百分比为：固化剂30~45%， 催化剂6~10%，有机溶剂40~50%，使用时组分A和组分B的重量配比为10:1~5:1混合。本发明所制备出的有机硅防污涂料的机械性能相比之前得到较大的改善，而且该海洋防污涂料无毒，对海洋环境不会造成污染。本发明提供的施工方法简单，成本低廉，涂层机械性能良好，符合环保要求，可以在海水中长期发挥其防污性能。
【IPC分类】C09D7/12, C09D5/16, C09D183/06
【公开号】CN104893569
【申请号】CN201510313353
【发明人】孙小英, 程章, 施利毅, 杭建忠, 金鹿江
【申请人】上海大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月10日