专利名称：纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及船舶防污涂料领域，具体为ー种用于为海洋船舶的纳米改性聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料及其制备方法。
背景技术：
传统的毒性防污涂料一般只对某些海生物有抑制作用，而且随着毒性物质的不断释放，其防污效果也逐步下降。低表面能防污涂料则能防止各种海生物的附着，更为重要的是，低表面能防污涂料是基于涂料表面的低表面能物理作用，起到长期防污的作用，不存在毒性物质的释放损耗问题。低表面能防污涂料环境友好、安全无毒，被公认是ー种最理想的海洋防污涂料。制约低表面能海洋防污涂料发展的主要问题ー是难以获得具有更低表面能的表面材料，使其与水的接触角更大，使海生物更不容易粘附；ニ是其在海水中易发生重构，使其表面能随时间增大，与水接触角降低，海生物又容易附着。目前，改进低表面能防污涂料性能的主要途径如下一是通过増加交联度，固定表面分子结构，保持稳定的低表面能状态；ニ是通过表面微细粗糙化，増加表面的疏水能力；三是表面防护材料纳米化，降低表面倉^:。本发明主要研制一种纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料的制备技木。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐腐蚀和防污的纳米改性聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料及其制备方法，解决船舶外底面的长效无毒防污防腐蚀难题。本发明的技术方案是一种纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，该涂料为甲、こ两组分组成，甲组分以聚硅氧烷树脂、纳米浆、颜填料、助剂与溶剂组成，こ组分为固化剂；按重量份数计，具体配方如下(I)甲组分聚硅氧烷树脂50-55份；纳米浆1_5份；其中，纳米浆为纳米ニ氧化钛、聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酯均匀混合而成，纳米ニ氧化钛、聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比为I. O (O. 1-0. 2) (O. 7-1. O)；ニ甲苯5-8 份；丁酯6-10 份；こニ醇こ醚醋酸酷2.0-3.0份；分散剂0.3-0. 5 份；消泡剂0.3-0. 5 份；流平剂0.1-0. 3 份；
防沉剂0.5-0. 8 份;气相白碳黑0.4-0. 7份;颜料15-22份；填料3_6份；(2)こ组分固化剂14-18份；甲组分こ组分重量比为100 (14-18)。所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，聚硅氧烷树脂为Silikopon EF聚硅氧烷树脂。所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，分散剂为BYK-104S或Solsperse-4000分散剂，流平剂为TEGO Flow 300或Bentone27流平剂，防沉剂为Anti-settling agent 202P防沉剂，气相白碳黑为Aerosil 200气相白碳黑，消泡剂为BYK-A 530消泡剂。所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，顔料为钛白粉，填料为云母粉。所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，固化剂为氨基硅烷偶联剂。所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，聚合物分散剂为聚羧酸盐聚合物分散剂或聚氨酯嵌段聚合物分散剂。所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料的制备方法，具体步骤如下I)纳米浆的制备按纳米ニ氧化钛、聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比为
1.0 (O. 1-0.2) (O. 7-1. O)的配比混合后，进行纳米珠磨处理3-8遍，制得纳米ニ氧化钛浆；2)纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料的制备将聚硅氧烷树脂、纳米浆、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸、分散剂、消泡剂、流平齐U、防沉剂、气相白碳黑、顔料、填料，经过高速搅拌分散、研磨到细度为30微米以下，制成甲组分；再加入こ组分固化剂，20-30°C下固化20-30小时制得纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料。所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料的制备方法，甲组分的制备过程为将聚硅氧烷树脂、纳米浆、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，搅拌均匀后，再加入以下物料分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、气相白碳黑、顔料、填料，用高速搅拌分散机在800 IOOOrpm高速分散20 30分钟，然后在球磨机中充分研磨2_4小吋，细度达到30微米以下，制成甲组分。本发明的优点如下I、本发明利用纳米粒子表面改性技术制备纳米ニ氧化钛浆，再将它们与聚硅氧烷树脂、颜填料、助剂等按比例配制备成纳米改性聚硅氧烷防污涂料。该涂料具有低表面能、防污防生物附着、耐腐蚀性强等优点，解决船舶外底面的长效无毒防污防腐蚀难题。
2、本发明在300微米厚浆环氧底漆与200微米纳米改性聚硅氧烷船舶防污面漆(面漆即为本发明涂料)的保护下，防污面漆的抛光速率小于40微米/年，在海洋生物环境中有效使用寿命为60个月。具体实 方式本发明纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，该涂料为甲、こ两组分组成，按重量份数计，具体配方如下I、甲组分聚硅氧烷树脂50-55份；纳米浆1_5份；其中，纳米浆为纳米ニ氧化钛、聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酯均匀混合而成，纳米ニ氧化钛、聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比为
I.O (O. 1-0. 2) (O. 7-1. O);聚合物分散剂为聚羧酸盐聚合物分散剂或聚氨酯嵌段聚合物分散剂，如英国ICI公司的Solsperse-2000或Solsperse-4000,德国毕克化学公司的Disperbykl8O 等；ニ甲苯5_8 份；丁酯6-10 份；こニ醇こ醚醋酸酷2· 0-3. O份；分散剂0·3-0. 5 份；消泡剂0·3-0. 5 份；流平剂0.1-0. 3 份；防沉剂0·5-0. 8 份；气相白碳黑0· 4-0. 7份；颜料15-22份；填料3-6份；2、こ组分固化剂14-18份；甲组分こ组分重量比为100 (14-18)。本发明中，聚硅氧烷树脂可以为德国德固萨的Silikopon EF聚硅氧烷树脂。本发明中，纳米ニ氧化钛(粒度为20±5nm)选自舟山纳米材料公司；本发明中，助剂是涂料领域常用的助剂，如分散剂、流平剂、防沉剂、消泡剂、气相白碳黑(气相ニ氧化硅)等。其中分散剂可以为德国BYK-104S或英国ICI的Solsperse-4000分散剂，流平剂可以为德国迪高TEGO Flow 300或美国海名斯Bentone27流平剂，防沉剂可以为台湾德谦Anti-settling agent 202P防沉剂,气相白碳黑可以为德国德固萨Aerosil 200气相白碳黑，消泡剂可以为德国BYK-A 530消泡剂。本发明中，颜料为钛白粉，如美国杜邦R-960钛白粉。本发明中，填料为325目云母粉。云母粉具有良好的韧性，绝缘性、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀等特性。絹云母粉特别适合作油漆涂料的添加剤，某些独特涂料的填料，可大大提高涂料的力学性能，增强涂层的抗力学破坏性，防止龟裂，变色，延迟粉化等特点。本发明中，固化剂为德国德固萨Dynasylan AMEO氨基硅烷偶联剂。上述纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料的制备方法，包括如下步骤I)纳米浆的制备
按纳米ニ氧化钛、聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比为
1.0 (O. 1-0.2) (O. 7-1. O)的配比混合后，进行纳米珠磨处理3-8遍，制得纳米ニ氧化钛浆；2)纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料的制备按比例将聚硅氧烷树脂、纳米浆、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，搅拌均匀后，再加入以下物料分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、气相白碳黑、顔料、填料，用高速搅拌分散机在800 IOOOrpm高速分散20 30分钟，然后在球磨机中充分研磨2_4小吋，细度达到30微米以下，制成甲组分；再加入こ组分固化剂，20-30°C下固化20-30小时制得纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料。实施例I
I、纳米浆的制备按纳米ニ氧化钛、Solsperse-4000聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酯按重量比I O. I 0.8的配比混合后，进行纳米珠磨处理5遍，制得纳米ニ氧化钛浆。2、纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料的制备本发明纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料为甲、こ两组分组成，按重量份数计，具体配方如下(I)甲组分Silikopon EF聚硅氧烷树脂55份；纳米ニ氧化钛浆I. 2份；ニ甲苯7 份；丁酷8 份；こニ醇こ醚醋酸酷2. 5份；BYK-104s 分散剂0· 4 份；BYK-A 530 消泡剂:0· 4 份;Bentone27 流平剂0· 3 份；Anti-settling agent 202P 防沉剂:0. 5 份;Aerosil 200 气相白碳黑0· 4 份；钛白粉R-960 19. 3 份；325目云母粉5份；(2)こ组分Dynasylan AMEO 固化剂16. 5 份；甲组分こ组分重量比为100 16. 5ο按比例将聚硅氧烷树脂、纳米浆、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，搅拌均匀后，再加入以下物料分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、气相白碳黑、顔料、填料，用高速搅拌分散机在900rpm高速分散25分钟，然后在球磨机中充分研磨3小吋，细度达到30微米以下，制成甲组分；再加入こ组分固化剂，25°C下固化24小时制得纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料。本实施例可采用喷涂或刷涂施工，与金属基材表面具有很强的结合力，具有很好的耐腐蚀性，本实施例的实验数据如下在300微米厚浆环氧底漆与200微米本发明纳米改性聚硅氧烷船舶防污面漆的保护下，防污面漆的抛光速率小于40微米/年，在海洋生物环境中有效使用寿命为60个月。该涂料作为无毒长效船舶海洋防污涂料，其是具有极低表面能的表面防护材料，使海生物难以粘附在上面，起到防污防垢作用。实施例2I、纳米浆的制备按纳米ニ氧化钛、Solsperse-4000聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酯按重量比I O. 15 0.85的配比混合后，进行纳米珠磨处理3遍，制得纳米ニ氧化钛浆；2、纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料制备本发明纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料为甲、こ两组分组成，按重量份数计，具体配方如下(I)甲组分Silikopon EF聚硅氧烷树脂53份；纳米ニ氧化钛浆I. 5份；ニ甲苯6 份；丁酷10 份；こニ醇こ醚醋酸酷3份；BYK-104s 分散剂0· 5 份；BYK-A 530 消泡剂:0· 5 份;Bentone27 流平剂0· 3 份；Anti-settling agent 202P 防沉剂:0. 7 份;Aerosil 200 气相白碳黑0· 5 份；钛白粉R-960 :20 份；325目云母粉4份；(2)こ组分Dynasylan AMEO 固化剂16 份；甲组分こ组分重量比为100 16。将以上物料研磨到细度为25微米以下。本实施例可采用喷涂和刷涂施工，将甲组分和こ组分混合物在25°C下固化24小时制备成纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料。按比例将聚硅氧烷树脂、纳米浆、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，搅拌均匀后，再加入以下物料分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、气相白碳黑、顔料、填料，用高速搅拌分散机在IOOOrpm高速分散20分钟，然后在球磨机中充分研磨4小吋，细度达到30微米以下，制成甲组分；再加入こ组分固化剂，20°C下固化30小时制得纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料。本实施例可采用喷涂或刷涂施工，与金属基材表面具有很强的结合力，与中间漆配套使用，具有很好的耐腐蚀性，本实施例的实验数据如下在300微米厚浆环氧底漆与200微米本发明纳米改性聚硅氧烷船舶防污面漆的保护下，防污面漆的抛光速率小于40微米/年，在海洋生物环境中有效使用寿命为60个月
该涂料作为无毒长效船舶海洋防污涂料，其是具有极低表面能的表面防护材料，使海生物难以粘附在上面，起到防污防垢作用。实施例3I、纳米浆的制备按纳米ニ氧化钛、Solsperse-4000聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酯按重量比I 0.2 I的配比混合后， 进行纳米珠磨处理8遍，制得纳米ニ氧化钛浆；2、纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料制备本发明纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料为甲、こ两组分组成，按重量份数计，具体配方如下(I)甲组分Silikopon EF聚硅氧烷树脂50份；纳米ニ氧化钛浆3份；ニ甲苯7 份；丁酷9 份；こニ醇こ醚醋酸酷2份；BYK-104s 分散剂0· 4 份；BYK-A 530 消泡剂0. 4 份；Bentone27 流平剂0· 2 份；Anti-settling agent 202P 防沉剂:0. 5 份;Aerosil 200 气相白碳黑0. 5 份；钛白粉R-960 :22 份；325目云母粉5份；(2)こ组分Dynasylan AMEO 固化剂15 份甲组分こ组分重量比为100 15。将以上物料研磨到细度为30微米以下。本实施例可采用喷涂和刷涂施工，将甲组分和こ组分混合物在25°C下固化24小时制备成纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料。按比例将聚硅氧烷树脂、纳米浆、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，搅拌均匀后，再加入以下物料分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、气相白碳黑、顔料、填料，用高速搅拌分散机在800rpm高速分散30分钟，然后在球磨机中充分研磨2小吋，细度达到30微米以下，制成甲组分；再加入こ组分固化剂，30°C下固化20小时制得纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料。本实施例可采用喷涂或刷涂施工，与金属基材表面具有很强的结合力，与中间漆配套使用，具有很好的耐腐蚀性。本实施例的实验数据如下在300微米厚浆环氧底漆与200微米本发明纳米改性聚硅氧烷船舶防污面漆的保护下，防污面漆的抛光速率小于40微米/年，在海洋生物环境中有效使用寿命为60个月。该涂料作为无毒长效船舶海洋防污涂料，其是具有极低表面能的表面防护材料，使海生物难以粘附在上面，起到防污防垢作用。
权利要求
1.一种纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于该涂料为甲、こ两组分组成，甲组分以聚硅氧烷树脂、纳米浆、颜填料、助剂与溶剂组成，こ组分为固化剂；按重量份数计，具体配方如下 (1)甲组分 聚硅氧烷树脂50-55份； 纳米浆1_5份；其中，纳米浆为纳米ニ氧化钛、聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酯均匀混合而成，纳米ニ氧化钛、聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比为I. O (O. 1-0. 2) (O. 7-1. O)； ニ甲苯5-8份； 丁酷6-10 份； こニ醇こ醚醋酸酷2. 0-3. O份； 分散剂0. 3-0. 5份； 消泡剂0. 3-0. 5份； 流平剂0. 1-0. 3份； 防沉剂0. 5-0. 8份； 气相白碳黑0. 4-0. 7份； 颜料15-22份； 填料3_6份； (2)こ组分 固化剂14-18份； 甲组分こ组分重量比为100 (14-18)。
2.按照权利要求I所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于 聚硅氧烷树脂为Silikopon EF聚硅氧烷树脂。
3.按照权利要求I所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于:分散剂为 BYK-104s 或 Solsperse-4000 分散剂，流平剂为 TEGO Flow 300 或 Bentone27 流平齐U，防沉剂为Anti-settling agent 202P防沉剂,气相白碳黑为Aerosil 200气相白碳黑，消泡剂为BYK-A 530消泡剂。
4.按照权利要求I所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于颜料为钛白粉，填料为云母粉。
5.按照权利要求I所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于固化剂为氣基娃烧偶联剂。
6.按照权利要求I所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料，其特征在于 聚合物分散剂为聚羧酸盐聚合物分散剂或聚氨酯嵌段聚合物分散剂。
7.—种权利要求I所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下 I)纳米浆的制备 按纳米ニ氧化钛、聚合物分散剂、丙ニ醇甲醚醋酸酷的重量比为1.0 (O. 1-0.2) (O. 7-1. O)的配比混合后，进行纳米珠磨处理3-8遍，制得纳米ニ氧化钛浆；2)纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料的制备 将聚硅氧烷树脂、纳米浆、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸、分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、气相白碳黑、顔料、填料，经过高速搅拌分散、研磨到细度为30微米以下，制成甲组分；再加入こ组分固化剂，20-30°C下固化20-30小时制得纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料。
8.按照权利要求7所述的纳米聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料的制备方法，其特征在干，甲组分的制备过程为将聚硅氧烷树脂、纳米浆、ニ甲苯、丁酷、こニ醇こ醚醋酸酷混合，搅拌均匀后，再加入以下物料分散剂、消泡齐 、流平剂、防沉齐 、气相白碳黑、顔料、填料，用高速搅拌分散机在800 IOO Orpm高速分散20 30分钟,然后在球磨机中充分研磨2-4小吋，细度达到30微米以下，制成甲组分。
全文摘要
本发明涉及船舶防污涂料领域，具体为一种用于为海洋船舶的纳米改性聚硅氧烷无毒低表面能船舶防污涂料及其制备方法，解决船舶外底面的长效无毒防污防腐蚀难题。按重量份数计，聚硅氧烷树脂50-55份；纳米浆1-5份；二甲苯5-8份；丁酯6-10份；乙二醇乙醚醋酸酯2.0-3.0份；分散剂0.3-0.5份；消泡剂0.3-0.5份；流平剂0.1-0.3份；防沉剂0.5-0.8份；气相白碳黑0.4-0.7份；颜料15-22份；填料3-6份；将其按比例配好，分散、研磨至细度30微米以下，配制成甲组分；再将甲组分与乙组分混合固化，制备成无毒长效船舶海洋防污涂料，其是具有极低表面能的表面防护材料，使海生物难以粘附在上面，起到防污防垢作用。
文档编号C09D5/16GK102618165SQ20121007438
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者刘福春, 张善志, 王震宇, 韩恩厚 申请人:中国科学院金属研究所, 大连裕祥科技集团有限公司