专利名称：一种无毒生物防污减阻复合涂层及其制备方法和基材的防污减阻处理方法
技术领域：
本发明涉及生物防污减阻涂层、该生物防污减阻涂层的制备方法，以及表面的防污减阻处理方法，更具体而言，涉及一种含夜光粉的无毒生物防污减阻复合涂层、该种含夜光粉的无毒生物防污减阻复合涂层的制备方法，以及采用该含夜光粉的无毒生物防污减阻复合涂层进行基材表面的防污减阻处理的方法。
背景技术：
在水下，各种基体的底表面上，各种有机生命体(例如微生物、石莼、藤壶等等)的附着与生长、繁殖都带来诸多弊端，这种现象统称为生物污损。例如海洋环境中的生物污损会导致舰艇能耗增加、航速降低、效率降低，以及各种腐蚀的加重等等。不论从民用、商用还是军用，海洋防污问题均是海洋工程的重要课题。海洋污损对于海洋工业而言是一个巨大的障碍，因此各国学者均致力于研究能够实现有效防污的涂层。在防污涂层的基础上，通过减阻涂层的技术可以更好的实现提高效率、节约地球资源以及改善环境污染问题。针对目前海洋防污及减阻方面的要求，目前的减阻手段主要包括仿荷叶的低表面能超疏水涂层，仿海豚的柔性涂层，以及仿粘液的高分子涂层等等。然而，这些减阻涂层应用于海洋系统的前提是需要有良好的防污效果。而针对海洋生物防污，目前的主要对策包括化学防污方法、物理防污方法及生物防污方法。其中化学方法包括采用接触型、溶解型和自抛光型的防污涂层，其中最为有效的是自抛光型的三丁基锡(TBT)涂层，然而由于其对环境方面具有极大危害，目前已被国际立法禁止。因而衍生出了各种其他的化学(毒杀)防污方法，例如用铜的化合物、锌的化合物取代含锡涂层等等。然而，各类化学方法总会对环境产生不良影响，因此研究无毒而又有效的广谱防污是极其重要的。为此，各国学者一方面从材料角度出发，希冀通过低表面能材料使得附着物在水流作用下被冲洗掉；一方面从物理角度出发，通过电解或辐射等方式进行防污，或通过改变材料表面的物理特性如粗糙度、表面形貌、疏水性、zeta电位等进行防污；最后一方面是从生物角度出发，提纯各种生物代谢物或酶从而对生物污损进行抑制。目前而言，物理方法仍停留在实验室阶段，并且缺少相关的理论指导。而生物方法如酶解法虽然有较广泛的防污潜力，但其仍然缺少应用方面的实验证据。因此，理想意义上无毒而又广谱有效的防污手段尚待研发。水下减阻方面，目前主要对策包括柔顺壁面减阻、疏水表面减阻，肋条减阻，随行波表面减阻等。然而大部分的减阻技术或受制于传统的加工手段，或仅限于低流速和微流道的使用条件，都无法得到广泛的工业应用。因此，加工工艺简单，成本低廉且效果好的减阻手段尚待研发。
发明内容
为解决现有技术中海洋防污涂层不环保、效率不高、制作和维护成本高、缺少减阻性能等技术问题或者至少之一，本发明提供了一种无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，依次包括底漆涂层、夜光粉涂层和保护涂层，所述保护涂层位于所述无毒生物防污减阻复合涂层的表层，所述底漆涂层位于所述无毒生物防污减阻复合涂层的底层，所述夜光粉涂层位于所述保护涂层和所述底漆涂层之间，且所述保护涂层的表面具有微米级的凹坑结构。在上述技术方案中，优选地，所述底漆涂层的各组份及各组份的重量百分比含量为带有颜料的树脂基料65 80%，稀释剂12 20%，固化剂8 15%。进一步，所述带有颜料的树脂基料包括带有白色颜料的树脂基料或者带有黄色颜料的树脂基料。所述带有白色颜料的树脂基料为环氧树脂、聚氨酯树脂、氨基清漆、聚酯树脂、丙烯酸树脂或氟碳树脂中的任一种。在上述技术方案中，优选地，所述夜光粉涂层的各组份及各组份的重量百分比含量为树脂基料40% 70%，稀释剂10 15%，固化剂5 8%，夜光粉15 40%。进一步，所述树脂基料包括低表面能树脂基料，所述低表面能树脂基料具有透光性，所述夜光粉包括由稀土元素激发的无毒无放射的碱土硅铝酸盐。所述低表面能树脂基料的酸碱度为中性或者弱碱性。所述低表面能树脂基料为氟碳树脂、有机硅树脂或氟硅树脂中的任一种。在上述技术方案中，优选地，所述保护涂层的各组份及各组份的重量百分比含量为树脂基料65% 80%，稀释剂12 20%，固化剂8 15%。进一步，所述树脂基料包括低表面能树脂基料，且所述低表面能树脂基料具有透光性。所述低表面能树脂基料的酸碱度为中性或者弱碱性。所述低表面能树脂基料为氟碳树脂、有机硅树脂或氟硅树脂中的任一种。本发明还提供了一种无毒生物防污减阻复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤I :按照重量百分比，取65 80%带有颜料的树脂基料，12 20%的稀释剂，溶合在一起制得溶合液；将所得到的所述溶合液进行充分的均匀搅拌，再加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后涂于基材表面固化后形成所述底漆涂层；步骤2 :按照重量百分比，取10 15%的稀释剂和15 40%的夜光粉，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为40 70%的树脂基料，继续充分搅拌，最后加入重量百分比为5 8%的固化剂，搅拌后涂于所述底漆涂层上固化后形成所述夜光粉涂层；步骤3 :按照重量百分比，取65 80%的树脂基料和12 20%的稀释剂，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后涂于所述夜光粉涂层之上形成未固化的所述保护涂层。步骤4 :在室温下，向步骤3得到的未固化的所述保护涂层表面喷洒盐溶液液滴；再将所述保护涂层的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上，形成嵌有结晶颗粒的固化漆膜；最后将所述固化漆膜用清水清洗，直至所述结晶颗粒全部溶解；则形成带微米级凹坑结构的所述保护涂层，制得所述无毒生物防污减阻复合涂层。
在上述技术方案中，优选地，所述带有颜料的树脂基料包括带有白色颜料的树脂基料或者带有黄色颜料的树脂基料，所述带有白色颜料的树脂基料包括环氧树脂、聚氨酯树脂、氨基清漆、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂中的任一种。在上述技术方案中，优选地，所述树脂基料包括低表面能树脂基料，所述低表面能树脂基料具有透光性，且所述低表面能树脂基料的酸碱度为中性或者弱碱性。进一步，所述低表面能树脂基料为氟碳树脂、有机硅树脂及氟硅树脂中的任一种。在上述技术方案中，优选地，所述夜光粉包括由稀土元素激发的无毒无放射的碱土硅铝酸盐，所述盐溶液的摩尔浓度为I 6mol/L、直径为5 50 μ m 。本发明还提供了一种基材的防污减阻处理方法，其特征在于，包括以下步骤步骤101 :按照重量百分比，取65 80%带有颜料的树脂基料，12 20%的稀释齐U，溶合在一起制得溶合液；将所得到的所述溶合液进行充分的均匀搅拌，再加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后均匀涂于待防污的所述基材的表面，得到带有底漆涂层的基材；步骤102 :在室温下，将所述得到带有底漆涂层的基材的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上；步骤103 :按照重量百分比，取10 15%的稀释剂和15 40%的夜光粉，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为40 70%的树脂基料，继续充分搅拌，最后加入重量百分比为5 8%的固化剂，搅拌后均匀涂于所述带有底漆涂层的基材之上，得到带有底漆涂层和夜光粉涂层的基材；步骤104 :在室温下，将所述带有底漆涂层和夜光粉涂层的基材的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上；步骤105 :按照重量百分比，取65 80%的树脂基料和12 20%的稀释剂，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后涂于均匀涂于所述带有底漆涂层和夜光粉涂层的基材之上，形成液态的漆膜；步骤106 :在室温下，在步骤105得到的所述漆膜表面未固化时，向所述漆膜表面喷洒盐溶液液滴；步骤107 :在室温下，将所述漆膜的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上，形成嵌有结晶颗粒的固化漆膜；步骤108 :将步骤107形成的所述固化漆膜用清水清洗，直至所述结晶颗粒全部溶解；则在所述基材的表面制得无毒生物防污减阻复合涂层，完成对所述基材的防污减阻处理。在上述技术方案中，优选地，所述盐溶液包括氯化钠水溶液、氯化钾水溶液中的任一种。在上述技术方案中，优选地，所述盐溶液的摩尔浓度为I 6mol/L、直径为5 50 μ m0本发明防污的原理是一方面，通过夜光材料提供昼夜不休的环境照明，从而利用光抑制效应降低海洋生物的附着；另一方面，通过复合涂层表面的微米级凹坑结构，改变近壁面流场，从而降低固体壁面与流体之间的剪切，降低了流体对航行体的阻力。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点I、本发明采用的夜光粉是由稀土元素激发的碱土硅铝酸盐，无毒无放射，因此制成的防污涂层及其防污涂层也具有无毒无放射的特性，减小了对环境的不良作用；
2、本发明结合了防污手段和减阻手段，进一步增强了对海洋船舰效率的提高；3、本发明可以通过改变夜光粉与树脂基材等的具体配比，实现不同程度、不同环境下的生物防污，故可以适用不同类别的海洋工作状况；4、本发明的制作成本和维护成本均相对低廉。
图I为本发明所述无毒生物防污减阻复合涂层结构的分解示意图；图2为本发明所述无毒生物防污减阻复合涂层制备方法的流程图；图3为本发明所述基材的防污减阻处理方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图，说明根据本发明的具体实施方式
。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。图I为本发明所述无毒生物防污减阻复合涂层结构的分解示意图。如图I所示，根据本发明的一种无毒生物防污减阻复合涂层，依次包括底漆涂层
I、夜光粉涂层2和保护涂层3，所述保护涂层3位于所述无毒生物防污减阻复合涂层的表层，所述底漆涂层I位于所述无毒生物防污减阻复合涂层的底层，所述夜光粉涂层2位于所述保护涂层3和所述底漆涂层I之间，无毒生物防污减阻复合涂层。所述无毒生物防污减阻复合涂层，从基底4开始依次覆盖所述各涂层第一层为底漆涂料涂层；第二层为带有防污功能的夜光粉涂层；第三层为具有减阻功能的保护涂料涂层。优选地，所述底漆涂层的各组份及各组份的重量百分比含量为带有颜料的树脂基料65 80%，稀释剂12 20%，固化剂8 15%。进一步，所述带有颜料的树脂基料包括带有白色颜料的树脂基料或者带有黄色颜料的树脂基料。所述带有白色颜料的树脂基料为环氧树脂、聚氨酯树脂、氨基清漆、聚酯树脂、丙烯酸树脂或氟碳树脂中的任一种。优选地，所述夜光粉涂层的各组份及各组份的重量百分比含量为树脂基料40% 70%，稀释剂10 15%，固化剂5 8%，夜光粉15 40%。进一步，所述树脂基料包括低表面能树脂基料，所述低表面能树脂基料具有透光性，所述夜光粉包括由稀土元素激发的无毒无放射的碱土硅铝酸盐。所述低表面能树脂基料的酸碱度为中性或者弱碱性。所述低表面能树脂基料为氟碳树脂、有机硅树脂或氟硅树脂中的任一种。优选地，所述保护涂层的各组份及各组份的重量百分比含量为树脂基料65% 80%，稀释剂12 20%，固化剂8 15%。进一步，所述树脂基料包括低表面能树脂基料，且所述低表面能树脂基料具有透光性。
所述低表面能树脂基料的酸碱度为中性或者弱碱性。所述低表面能树脂基料为氟碳树脂、有机硅树脂或氟硅树脂中的任一种。本发明，一方面，通过夜光材料提供昼夜不休的环境照明，从而利用光抑制效应降低海洋生物的附着；另一方面，通过复合涂层表面的微米级凹坑结构，改变近壁面流场，从而降低固体壁面与流体之间的剪切，降低了流体对航行体的阻力。本发明因将防腐和减污涂层结合在一起，因而具有以下优点I、本发明采用的夜光粉是由稀土元素激发的碱土硅铝酸盐，无毒无放射，因此制成的防污涂层及其防污涂层也具有无毒无放射的特性，减小了对环境的不良作用；2、本发明结合了防污手段和减阻手段，进一步增强了对海洋船舰效率的提高； 3、本发明可以通过改变夜光粉与树脂基材等的具体配比，实现不同程度、不同环境下的生物防污，故可以适用不同类别的海洋工作状况；4、本发明的制作成本和维护成本均相对低廉。实施例I :根据本发明的一种无毒生物防污减阻复合涂层，包括带有白色颜料的环氧树脂、具有透光性的有机硅树脂、稀释剂、夜光粉、固化剂。分别配置(I)白色底漆涂层，按各组分按重量百分比分别为带有白色颜料的环氧树脂75%，稀释剂15%，固化剂10% ; (2)夜光粉涂层，按各组分按重量百分比分别为有机硅树脂62%，稀释剂13 %，夜光粉19 %，固化齐U6% ；(3)低表面能保护涂层，按各组分按重量百分比分别为有机硅树脂77%，稀释剂14%，固化剂8%。所述夜光粉含有由稀土元素激发的无毒无放射的碱土硅铝酸盐。本实施例的无毒生物防污减阻复合涂层，在采用本发明的处理方法置于基材的表面后，具有很好的防污减阻的效果，能够实现本发明的发明目的。实施例2 根据本发明的另一种无毒生物防污减阻复合涂层，包括带有白色颜料的聚氨酯树月旨、具有透光性的氟碳树脂、稀释剂、夜光粉、固化剂。分别配置(I)白色底漆涂层，按各组分按重量百分比分别为带有白色颜料的聚氨酯树脂65%，稀释剂20%，固化剂15% ; (2)夜光粉涂层，按各组分按重量百分比分别为氟碳树脂55 %，稀释剂10 %，夜光粉30 %，固化剂5% ；(3)低表面能保护涂层，按各组分按重量百分比分别为氟碳树脂80%，稀释剂12%，固化剂8%。所述夜光粉含有由稀土元素激发的无毒无放射的碱土硅铝酸盐。本实施例的无毒生物防污减阻复合涂层，在采用本发明的处理方法置于基材的表面后，具有很好的防污减阻效果，能够实现本发明的发明目的。实施例3:根据本发明的另一种无毒生物防污减阻复合涂层，包括带有白色颜料的丙烯酸树月旨、具有透光性的氟硅树脂、稀释剂、夜光粉、固化剂。分别配置(I)白色底漆涂层，按各组分按重量百分比分别为带有白色颜料的丙烯酸树脂70%，稀释剂18%，固化剂12% ；(2)夜光粉涂层，按各组分按重量百分比分别为氟硅树脂67 %，稀释剂10 %，夜光粉18 %，固化剂5% ；(3)低表面能保护涂层，按各组分按重量百分比分别为氟硅树脂65%，稀释剂25%，固化剂10%。所述夜光粉含有由稀土元素激发的无毒无放射的碱土硅铝酸盐。本实施例的无毒生物防污减阻复合涂层，在采用本发明的处理方法置于基材的表面后，具有很好的防污减阻效果，能够实现本发明的发明目的。
本发明还提供了所述一种无毒生物防污减阻复合涂层的制备方法，图2为本发明所述无毒生物防污减阻复合涂层制备方法的流程图。如图2所示，所述无毒生物防污减阻复合涂层制备方法包括以下步骤步骤I :按照重量百分比，取65 80%带有颜料的树脂基料，12 20%的稀释剂，溶合在一起制得溶合液；将所得到的所述溶合液进行充分的均匀搅拌，再加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后涂于基材表面固化后形成所述底漆涂层；步骤2 :按 照重量百分比，取10 15%的稀释剂和15 40%的夜光粉，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为40 70%的树脂基料，继续充分搅拌，最后加入重量百分比为5 8%的固化剂，搅拌后涂于所述底漆涂层上固化后形成所述夜光粉涂层；步骤3 :按照重量百分比，取65 80%的树脂基料和12 20%的稀释剂，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后涂于所述夜光粉涂层之上形成未固化的所述保护涂层。步骤4 :在室温下，向步骤3得到的未固化的所述保护涂层表面喷洒盐溶液液滴；再将所述保护涂层的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上，形成嵌有结晶颗粒的固化漆膜；最后将所述固化漆膜用清水清洗，直至所述结晶颗粒全部溶解；则形成带微米级凹坑结构的所述保护涂层，制得所述无毒生物防污减阻复合涂层。优选地，所述带有颜料的树脂基料包括带有白色颜料的树脂基料或者带有黄色颜料的树脂基料，所述带有白色颜料的树脂基料包括环氧树脂、聚氨酯树脂、氨基清漆、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂中的任一种。优选地，所述树脂基料包括低表面能树脂基料，所述低表面能树脂基料具有透光性，且所述低表面能树脂基料的酸碱度为中性或者弱碱性。进一步，所述低表面能树脂基料为氟碳树脂、有机硅树脂及氟硅树脂中的任一种。优选地，所述夜光粉包括由稀土元素激发的无毒无放射的碱土硅铝酸盐，所述盐溶液的摩尔浓度为I 6mol/L、直径为5 50 μ m。实施例4 按照重量百分比，取75%的带有白色颜料的环氧树脂，15%的稀释剂，将上述各组分溶合在一起制得溶合液，充分均匀搅拌后再加入重量百分比为10%的固化剂，搅拌后涂于基材表面固化后形成所述底漆涂层；按照重量百分比，取13%的稀释剂和19%的夜光粉，将所得到溶合液进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为62%的有机硅树脂，继续充分搅拌后加入重量百分比为6%的固化剂，搅拌后涂于所述底漆涂层上固化后形成所述夜光粉涂层；按照重量百分比，取77%的有机硅树脂和15%的稀释剂，将所得到溶合液进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为8%的固化剂，搅拌后涂于所述夜光粉涂层之上形成未固化的所述保护涂层；在室温下，向步骤3得到的未固化的所述保护涂层表面喷洒浓度为6mol/L、直径20 μ m的氯化钠溶液液滴；再将所述保护涂层的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上，形成嵌有结晶颗粒的固化漆膜；最后将所述固化漆膜用清水清洗，直至所述结晶颗粒全部溶解；则形成带微米级凹坑结构的所述保护涂层，制得所述无毒生物防污减阻复合涂层。所述无毒生物防污减阻复合涂层具有很好的防污减阻效果，可实现本发明的发明目的。实 施例5 按照重量百分比，取65 %的带有白色颜料的聚氨酯树脂，20 %的稀释剂，将上述各组分溶合在一起制得溶合液，充分均匀搅拌后再加入重量百分比为15%的固化剂，搅拌后涂于基材表面固化后形成所述底漆涂层；按照重量百分比，取10 %的稀释剂和30 %的夜光粉，将所得到溶合液进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为55%的氟碳树脂，继续充分搅拌后加入重量百分比为5%的固化剂，搅拌后涂于所述底漆涂层上固化后形成所述夜光粉涂层；按照重量百分比，取80%的氟碳树脂和12%的稀释剂，将所得到溶合液进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为8%的固化剂，搅拌后涂于所述夜光粉涂层之上形成未固化的所述保护涂层；在室温下，向步骤3得到的未固化的所述保护涂层表面喷洒浓度为3mol/L、直径10 μ m的氯化钾溶液液滴；再将所述保护涂层的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上，形成嵌有结晶颗粒的固化漆膜；最后将所述固化漆膜用清水清洗，直至所述结晶颗粒全部溶解；则形成带微米级凹坑结构的所述保护涂层，制得所述无毒生物防污减阻复合涂层。所述无毒生物防污减阻复合涂层具有很好的防污减阻效果，可实现本发明的发明目的。实施例6 按照重量百分比，取70%的带有白色颜料的丙烯酸树脂，18%的稀释剂，将上述各组分溶合在一起制得溶合液，充分均匀搅拌后再加入重量百分比为12%的固化剂，搅拌后涂于基材表面固化后形成所述底漆涂层；按照重量百分比，取10 %的稀释剂和18 %的夜光粉，将所得到溶合液进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为67%的氟硅树脂，继续充分搅拌后加入重量百分比为5%的固化剂，搅拌后涂于所述底漆涂层上固化后形成所述夜光粉涂层；按照重量百分比，取65%的氟硅树脂和25%的稀释剂，将所得到溶合液进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为10%的固化剂，搅拌后涂于所述夜光粉涂层之上形成未固化的所述保护涂层；在室温下，向步骤3得到的未固化的所述保护涂层表面喷洒浓度5mol/L、直径10 μ m的氯化钠溶液液滴；再将所述保护涂层的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上，形成嵌有结晶颗粒的固化漆膜；最后将所述固化漆膜用清水清洗，直至所述结晶颗粒全部溶解；则形成带微米级凹坑结构的所述保护涂层，制得所述无毒生物防污减阻复合涂层。所述无毒生物防污减阻复合涂层具有很好的防污减阻效果，可实现本发明的发明目的。本发明还提供了一种基材的防污减阻处理方法，图3为本发明所述基材的防污减阻处理方法的流程图。如图3所示，所述基材的防污减阻处理方法，包括以下步骤步骤101 :按照重量百分比，取65 80%带有颜料的树脂基料，12 20%的稀释齐U，溶合在一起制得溶合液；将所得到的所述溶合液进行充分的均匀搅拌，再加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后均匀涂于待防污的所述基材的表面，得到带有底漆涂层的基材；步骤102 :在室温下，将所述得到带有底漆涂层的基材的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上；步骤103 :按照重量百分比，取10 15%的稀释剂和15 40%的夜光粉，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为40 70%的树脂基料，继续充分搅拌，最后加入重量百分比为5 8%的固化剂，搅拌后均匀涂于所述带有底漆涂层的基材之上，得到带有底漆涂层和夜光粉涂层的基材；
步骤104 :在室温下，将所述带有底漆涂层和夜光粉涂层的基材的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上；步骤105 :按照重量百分比，取65 80%的树脂基料和12 20%的稀释剂，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后涂于均匀涂于所述带有底漆涂层和夜光粉涂层的基材之上，形成液态的漆膜；步骤106 :在室温下，在步骤105得到的所述漆膜表面未固化时，向所述漆膜表面喷洒盐溶液液滴；步骤107 :在室温下，将所述漆膜的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上，形成嵌有结晶颗粒的固化漆膜；步骤108 :将步骤107形成的所述固化漆膜用清水清洗，直至所述结晶颗粒全部溶解；则在所述基材的表面制得无毒生物防污减阻复合涂层，完成对所述基材的防污减阻处理。优选地，所述盐溶液包括氯化钠水溶液、氯化钾水溶液中的任一种。所述盐溶液的摩尔浓度为I 6mol/L、直径为5 50 μ m。实施例7 (I)取上述实施例1-3所述的白色底漆涂层，均匀涂于待防污的所述基材的表面，例如海洋舰艇的外壳；(2)在室温下，将所述基材的表面置于干燥无粉尘的条件下进行固化24小时以上；(3)取上述实施例1-3所述的带有防污功能的夜光粉涂层，均匀涂于上述涂有白色底漆涂层的基材之上；(4)在室温下，将所述基材的表面置于干燥无粉尘的条件下进行固化24小时以上；(5)取上述实施例1-3所述的低表面能保护涂层，均匀涂于上述涂有白色底漆涂层和夜光粉涂层的基材之上，形成液态的漆膜；(6)在室温下，在步骤(5)得到的漆膜表面未固化时，向该表面喷洒浓度为6mol/L、直径20 μ m的氯化钠溶液液滴；
(7)在室温下，将所述基材的表面置于干燥无粉尘的条件下进行固化24小时以上，形成表面嵌有结晶颗粒的固化漆膜；(8)将上述固化的漆膜用清水清洗，直至结晶颗粒全部溶解；则在所述基材的表面制得所述无毒生物防污减阻复合涂层的涂层，完成对所述基材的防污减阻处理。实施例8:(I)取上述实施例1-3所述的白色底漆涂层，均匀涂于待防污的所述基材的表面，例如海洋舰艇的外壳；(2)在室温下，将所述基材的表面置于干燥无粉尘的条件下进行固化24小时以上；(3)取上述实施例1-3所述的带有防污功能的夜光粉涂层，均匀涂于上述涂有白色底漆涂层的基材之上；(4)在室温下，将所述基材的表面置于干燥无粉尘的条件下进行固化24小时以上；(5)取上述实施例1-3所述的低表面能保护涂层，均匀涂于上述涂有白色底漆涂层和夜光粉涂层的基材之上，形成液态的漆膜；(6)在室温下，在步骤(5)得到的漆膜表面未固化时，向该表面喷洒浓度为3mol/L、直径10 μ m的氯化钾液液滴；(7)在室温下，将所述基材的表面置于干燥无粉尘的条件下进行固化24小时以上，形成表面嵌有结晶颗粒的固化漆膜；(8)将上述固化的漆膜用清水清洗，直至结晶颗粒全部溶解；则在所述基材的表面制得所述无毒生物防污减阻复合涂层的涂层，完成对所述基材的防污减阻处理。
这样处理后的海洋舰艇下到海洋后，能够大大降低海洋生物的附着，具有很好的防污效果。实验表明，采用本发明上述实施例4-6制得的实施例1-3所述的无毒生物防污减阻复合涂层，然后再采用本发明上述的基材的防污减阻处理方法，对包括舰艇在内的海洋用基材进行防污减阻处理后，效果十分明显在涂抹了本发明上述实施例I给出的无毒生物防污减阻复合涂层且涂层厚度约为Imm的情况下，与未涂抹本发明的无毒生物防污减阻复合涂层相比，舰艇的硅藻附着率降低至40% ;在涂抹了本发明上述实施例2给出的无毒生物防污减阻复合涂层厚度约为Imm的情况下，与未涂抹本发明的无毒生物防污减阻复合涂层相比，舰艇的硅藻的附着率降低至24%。同时，经过本发明上述实施例7-8处理后的基材与未处理的基材相比，水下阻力大小降低至87% 88%。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，依次包括底漆涂层、夜光粉涂层和保护涂层，所述保护涂层位于所述无毒生物防污减阻复合涂层的表层，所述底漆涂层位于所述无毒生物防污减阻复合涂层的底层，所述夜光粉涂层位于所述保护涂层和所述底漆涂层之间，且所述无毒生物防污减阻复合涂层的表面具有微米级的凹坑结构。
2.根据权利要求I所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述底漆涂层的各组份及各组份的重量百分比含量为带有颜料的树脂基料65 80%，稀释剂12 20%，固化剂8 15%。
3.根据权利要求2所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述带有颜料的树脂基料包括带有白色颜料的树脂基料或者带有黄色颜料的树脂基料。
4.根据权利要求3所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述带有白色颜料的树脂基料为环氧树脂、聚氨酯树脂、氨基清漆、聚酯树脂、丙烯酸树脂或氟碳树脂中的任一种。
5.根据权利要求I所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述夜光粉涂层的各组份及各组份的重量百分比含量为树脂基料40 % 70%，稀释剂10 15%，固化剂5 8%，夜光粉15 40%。
6.根据权利要求5所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述树脂基料包括低表面能树脂基料，所述低表面能树脂基料具有透光性，所述夜光粉包括由稀土元素激发的无毒无放射的碱土硅铝酸盐。
7.根据权利要求6所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述低表面能树脂基料的酸碱度为中性或者弱碱性。
8.根据权利要求7所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述低表面能树脂基料为氟碳树脂、有机硅树脂或氟硅树脂中的任一种。
9.根据权利要求I所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述保护涂层的各组份及各组份的重量百分比含量为树脂基料65 80%，稀释剂12 20%，固化剂8 15%。
10.根据权利要求9所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述树脂基料包括低表面能树脂基料，且所述低表面能树脂基料具有透光性。
11.根据权利要求10所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述低表面能树脂基料的酸碱度为中性或者弱碱性。
12.根据权利要求11所述的无毒生物防污减阻复合涂层，其特征在于，所述低表面能树脂基料为氟碳树脂、有机硅树脂或氟硅树脂中的任一种。
13.一种无毒生物防污减阻复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤I :按照重量百分比，取65 80 %带有颜料的树脂基料，12 20 %的稀释剂，溶合在一起制得溶合液；将所得到的所述溶合液进行充分的均匀搅拌，再加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后涂于基材表面固化后形成所述底漆涂层； 步骤2 :按照重量百分比，取10 15%的稀释剂和15 40%的夜光粉，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为40 70%的树脂基料，继续充分搅拌，最后加入重量百分比为5 8%的固化剂，涂于所述底漆涂层之上固化后形成所述夜光粉涂层； 步骤3 :按照重量百分比，取65 80%的树脂基料和12 20%的稀释剂，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为8 15%的固化剂，涂于所述夜光粉涂层之上形成未固化的所述保护涂层； 步骤4 :在室温下，向步骤3得到的未固化的所述保护涂层表面喷洒盐溶液液滴；再将所述保护涂层的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上，形成嵌有结晶颗粒的固化漆膜；最后将所述固化漆膜用清水清洗，直至所述结晶颗粒全部溶解；则形成带微米级凹坑结构的所述保护涂层，制得所述无毒生物防污减阻复合涂层。
14.根据权利要求13所述的无毒生物防污减阻复合涂层的制备方法，其特征在于，所述带有颜料的树脂基料包括带有白色颜料的树脂基料或者带有黄色颜料的树脂基料，所述带有白色颜料的树脂基料包括环氧树脂、聚氨酯树脂、氨基清漆、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂中的任一种。
15.根据权利要求13所述的无毒生物防污减阻复合涂层的制备方法，其特征在于，所述树脂基料包括低表面能树脂基料，所述低表面能树脂基料具有透光性，且所述低表面能树脂基料的酸碱度为中性或者弱碱性。
16.根据权利要求15所述的无毒生物防污减阻复合涂层的制备方法，其特征在于，所述低表面能树脂基料为氟碳树脂、有机硅树脂及氟硅树脂中的任一种。
17.根据权利要求13-16任一所述的无毒生物防污减阻复合涂层的制备方法，其特征在于，所述夜光粉包括由稀土元素激发的无毒无放射的碱土硅铝酸盐，所述盐溶液的摩尔浓度为I 6mol/L、直径为5 50 μ m。
18.—种基材的防污减阻处理方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤101 :按照重量百分比，取65 80 %带有颜料的树脂基料，12 20%的稀释剂，溶合在一起制得溶合液；将所得到的所述溶合液进行充分的均匀搅拌，再加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后均匀涂于待防污的所述基材的表面，得到带有底漆涂层的基材； 步骤102 :在室温下，将所述得到带有底漆涂层的基材的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上； 步骤103 :按照重量百分比，取10 15%的稀释剂和15 40%的夜光粉，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为40 70 %的树脂基料，继续充分搅拌，最后加入重量百分比为5 8%的固化剂，搅拌后均匀涂于所述带有底漆涂层的基材之上，得到带有底漆涂层和夜光粉涂层的基材； 步骤104 :在室温下，将所述带有底漆涂层和夜光粉涂层的基材的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上； 步骤105 :按照重量百分比，取65 80%的树脂基料和12 20%的稀释剂，进行充分的均匀搅拌；之后加入重量百分比为8 15%的固化剂，搅拌后涂于均匀涂于所述带有底漆涂层和夜光粉涂层的基材之上，形成液态的漆膜； 步骤106 :在室温下，在步骤105得到的所述漆膜表面未固化时，向所述漆膜表面喷洒盐溶液液滴； 步骤107 :在室温下，将所述漆膜的表面置于干燥无粉尘的环境下进行固化24小时以上，形成嵌有结晶颗粒的固化漆膜； 步骤108 :将步骤107形成的所述固化漆膜用清水清洗，直至所述结晶颗粒全部溶解；则在所述基材的表面制得带有微米级凹坑结构的无毒生物防污减阻复合涂层，完成对所述基材的防污减阻处理。
19.根据权利要求18所述的基材的防污减阻处理方法，其特征在于，所述盐溶液包括氯化钠水溶液、氯化钾水溶液中的任一种。
20.根据权利要求18所述的基材的防污减阻处理方法，其特征在于，所述盐溶液的摩尔浓度为I 6mol/L、直径为5 50 μ m。
全文摘要
本发明提供了一种无毒生物防污减阻复合涂层，依次包括底漆涂层、夜光粉涂层和保护涂层，保护涂层位于表层，底漆涂层位于底层，夜光粉涂层位于保护涂层和底漆涂层之间，且所述无毒生物防污减阻复合涂层的表面具有微米级的凹坑结构。本发明还提供了该复合涂层的制备方法和对基材的表面进行防污减阻处理的方法。按照本发明制成的无毒生物防污减阻复合涂层，因夜光粉可提供环境照明，从而利用光抑制效应降低海洋生物的附着，且本发明采用的夜光粉无毒无放射，减小了对环境的不良作用；另一方面，所述复合涂层表面为具有微米级的凹坑结构，可改变近壁面的流场，实现减阻并与上述防污方法实现耦合，实现防污和减阻功能。
文档编号C09D163/00GK102642356SQ20121012640
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年2月24日
发明者曹杉, 汪家道, 陈大融, 陈皓生 申请人:清华大学