一种防污性能优异的涂料的制作方法

本发明属于涂料技术领域，尤其是涉及一种防污性能优异的涂料。

背景技术

在水中航行的船只、舰艇、声呐等船只和仪器，由于长时间部分或者全部浸在水中，其表面被海生物附着、蛀蚀、污损。为了提高防污性能，再起表面涂覆涂料，以防止生物附着、蛀蚀、污损造成的危害。在现有技术中，常用的涂料有以下几种：

中国专利申请201610145632.6公开了一种无公害防污涂料，所述防污涂料中的防污剂里至少包含一种人工合成的类似植物辣椒碱类化合物－壬酸香草酰胺，所述壬酸香草酰胺有效成分在整体防污涂料重量中的含量为0.1～20％。该防污涂料具有无毒、成本低、防污效果好的优点，可防止海洋生物对海洋船舶等海上设施浸水部位的附着腐蚀污损。

中国专利申请201310457610.x公开了一种防污涂料，以均匀分散于有机溶剂的纳米银溶胶为主防污剂，配合其他防污剂，如使用吡啶类有机防污剂，防污涂料选用丙烯酸树脂作为涂料基料树脂，制备结合超声分散与高速分散法，确保纳米银防污剂在防污涂料中的均匀分散，该涂料的思路符合国际海事组织(imo)相关规定以及防污涂料的未来发展趋势，研发出一种对环境友好且具有一定防污效果的防污涂料，为高效无毒的纳米银防污涂料的研制奠定基础，被广泛应用于船舶、码头、海洋工程设施及相关领域，且在较大程度上减轻对海洋环境的污染，具有较高的经济效益和社会效益。

但是现有的防污涂料在使用过程中，防污效果不理想，并不能很好地避免船只、舰艇、声呐等船只和仪器，由于长时间部分或者全部浸在水中，其表面被海生物附着、蛀蚀、污损的问题。

而且现在的涂料在生产过程中，特别是低表面能材料的使用与融合过程中，温度的变化往往会影响反应的进程与效果，维持温度的稳定往往决定了涂料的生产质量，特别是新物料加入过程中，接触面的温度稳定，往往取决了物料优异性能的有效性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提供了一种防污性能优异的涂料，其采用低表面能材料制备涂料，降低涂料膜表面自由能，抑制海洋生物附着，从而实现防污功能，完全不含有毒性，对环境和生物无任何不良影响，采用温和友好的方式实现防污性能，充分有效的避免对海洋环境产生破坏，以解决上述背景中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防污性能优异的涂料，所述涂料包括的成分及其质量含量分别为：低表面能填料42-55份，水性聚酰胺8-17份，纳米氧化铁3.5-7.3份，纳米氧化锌1-4.5份，聚四氟乙烯7.5-12.6份，乙酸乙酯5.8-8.7份，颜料4-11份，固化剂1.2-2.5份，丙二醇甲醚醋酸酯2.3-4.9份，消泡剂3.5-8.5份。

优选的，所述低表面能填料包括的成分及其质量含量分别为：氟碳树脂32-47份，有机硅树脂21.5-38.5份，氟硅树脂24-37.5份。

优选的，所述固化剂采用多元胺和或酸酐。

优选的，所述消泡剂采用聚二甲基硅氧烷。

优选的，所述的纳米氧化铁的粒径d1为20-110nm，纳米氧化锌的粒径d2为35-95nm。

优选的，所述的聚四氟乙烯呈粉末状，其比表面积m为1300-2500m²/g。

优选的，所述的纳米氧化铁的粒径d1、纳米氧化锌的粒径d2满足：d1·d2大于等于850小于等于8455。

优选的，所述的聚四氟乙烯的比表面积m与纳米氧化铁的粒径d1、纳米氧化锌的粒径d2之间满足以下关系：

m＝α·(d1·d2)/3；

其中，α为调节系数，取值范围为0.41-5.86。

优选的，所述的固化剂为无溶剂型或水性聚异氰酸酯35-85份；bac：0-13份。

优选的，所述的消泡剂为水性涂料消泡剂，其成分及质量含量为有机聚醚酯12-35份、矿物油3.5-7份、醇15-27份。其具有自乳化、易分散、通用性强、消泡好、抑泡持久等性能。不会产生表面缺陷或影响成膜性。

优选的，所述的防污性能优异的涂料还包括硅烷偶联剂2.5-4.8份，具体为γ-氨丙基三甲氧基硅烷，折光率v为1.40-1.44。

优选的，所述的防污性能优异的涂料还包括糠醇糠醛树脂7-15份，以及适量的有机溶剂。所述糠醇糠醛树脂中含有微量钛粉末，钛粉末的比表面积y为850-1950。

优选的，为了进一步提高所述涂料的防污性能，钛粉末的比表面积y与硅烷偶联剂折光率v、聚四氟乙烯比表面积m之间满足以下关系：

y＝α·λ·m/v²；

其中，λ为钛粉末的比表面积调节系数，取值范围为0.25-1.35。

为了更好地生产上述涂料，本发明还提供一种防污性能优异的涂料生产装置，包括反应釜、储料箱和换热器，所述反应釜的下部设置有支撑台，所述反应釜的上部设置有盖板，所述反应釜的侧部与盖板的上部分别通过导料管与储料箱相连，所述换热器安装于反应釜靠近导料管的内侧，所述换热器的端侧分别安装有进水管和出水管，所述进水管的中部安装有温控流量阀，所述换热器的侧部安装有温度计，所述出水管的出水端与冷却塔相连，所述支撑台的内部设置有电机，所述电机的转动端安装有转轴，所述转轴探入反应釜的内部，所述转轴的端侧安装有叶片。

优选的，所述盖板的上部与反应釜的侧部分别开有与导料管相匹配的通孔，且所述通孔相对于反应釜呈对称布置。

优选的，所述进水管与出水管均呈s形交错布置，且所述进水管与出水管均靠近反应釜的外壁设置。

优选的，所述反应釜的下部开有与转轴相匹配的贯穿孔，所述贯穿孔的内部套接有密封圈。

优选的，所述叶片设置有两层，且每层所述的叶片设置有至少三组，且所述叶片相对于转轴呈中心对称设置。

优选的，所述密封圈为氟橡胶或者聚四氟乙烯密封圈；其厚度h为1.5-2.8mm，伸长率l为200-350％。

优选的，所述密封圈的厚度h与伸长率l、纳米氧化铁的粒径d1、纳米氧化锌的粒径d2之间满足：

h＝δ·(d1·d2)/l；

其中，δ厚度因子，取值范围为0.42-1.1。

与现有技术相比，本发明的技术效果和优点：

1、本发明的防污性能优异的涂料，采用低表面能材料制备涂料，降低涂料膜表面自由能，抑制生物附着，从而实现防污功能，完全不含有毒性，对环境和生物无任何不良影响，采用温和友好的方式实现防污性能，充分有效的避免对环境产生破坏。

2、本发明的防污性能优异的涂料，在生产过程中，控制原料加入反应釜中与其他原料接触的初始温度，避免原料之间初步接触出现局部温度过高或过低的情况，保证反应釜内整体温度的均衡，维持温度的均衡，保证涂料的生产质量。

3、本发明的防污性能优异的涂料，通过纳米氧化铁的粒径、纳米氧化锌的粒径以及比表面积等的范围及满足的关系，以提高涂料的防污性能。

4、本发明的防污性能优异的涂料，添加糠醇糠醛树脂、钛粉末，并设置钛粉末的比表面积与硅烷偶联剂折光率、聚四氟乙烯比表面积之间的关系，以进一步提高涂料的防污性能。

5、本发明的防污性能优异的涂料，通过设置其生产装置中的密封圈厚度与伸长率、纳米氧化铁的粒径、纳米氧化锌的粒径之间的关系，以更好的起到密封的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的叶片结构示意图；

图3为本发明的进水管结构示意图。

图中：1、反应釜；2、储料箱；3、换热器；4、支撑台；5、盖板；6、导料管；7、进水管；8、出水管；9、温控流量阀；10、温度计；11、冷却塔；12、电机；13、转轴；14、叶片；15、通孔；16、贯穿孔；17密封圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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

一种防污性能优异的涂料，所述涂料包括的成分及其质量含量分别为：低表面能填料42-55份，水性聚酰胺8-17份，纳米氧化铁3.5-7.3份，纳米氧化锌1-4.5份，聚四氟乙烯7.5-12.6份，乙酸乙酯5.8-8.7份，颜料4-11份，固化剂1.2-2.5份，丙二醇甲醚醋酸酯2.3-4.9份，消泡剂3.5-8.5份。

所述低表面能填料包括的成分及其质量含量分别为：氟碳树脂32-47份，有机硅树脂21.5-38.5份，氟硅树脂24-37.5份。所述固化剂采用多元胺和或酸酐。

所述消泡剂采用聚二甲基硅氧烷。所述的纳米氧化铁的粒径d1为20-110nm，纳米氧化锌的粒径d2为35-95nm。

所述的聚四氟乙烯呈粉末状，其比表面积m为1300-2500m²/g。

所述的纳米氧化铁的粒径d1、纳米氧化锌的粒径d2满足：d1·d2大于等于850小于等于8455。

所述的聚四氟乙烯的比表面积m与纳米氧化铁的粒径d1、纳米氧化锌的粒径d2之间满足以下关系：

m＝α·(d1·d2)/3；

其中，α为调节系数，取值范围为0.41-5.86。

所述的固化剂为无溶剂型或水性聚异氰酸酯35-85份；bac：0-13份。

所述的消泡剂为水性涂料消泡剂，其成分及质量含量为有机聚醚酯12-35份、矿物油3.5-7份、醇15-27份。其具有自乳化、易分散、通用性强、消泡好、抑泡持久等性能。不会产生表面缺陷或影响成膜性。

优选的，所述的防污性能优异的涂料还包括硅烷偶联剂2.5-4.8份，具体为γ-氨丙基三甲氧基硅烷，折光率v为1.40-1.44。

所述的防污性能优异的涂料还包括糠醇糠醛树脂7-15份，以及适量的有机溶剂。所述糠醇糠醛树脂中含有微量钛粉末，钛粉末的比表面积y为850-1950。

为了进一步提高所述涂料的防污性能，钛粉末的比表面积y与硅烷偶联剂折光率v、聚四氟乙烯比表面积m之间满足以下关系：

y＝α·λ·m/v²；

其中，λ为钛粉末的比表面积调节系数，取值范围为0.25-1.35。

为了更好地生产上述涂料，本发明还提供一种防污性能优异的涂料生产装置，包括反应釜、储料箱和换热器，所述反应釜的下部设置有支撑台，所述反应釜的上部设置有盖板，所述反应釜的侧部与盖板的上部分别通过导料管与储料箱相连，所述换热器安装于反应釜靠近导料管的内侧，所述换热器的端侧分别安装有进水管和出水管，所述进水管的中部安装有温控流量阀，所述换热器的侧部安装有温度计，所述出水管的出水端与冷却塔相连，所述支撑台的内部设置有电机，所述电机的转动端安装有转轴，所述转轴探入反应釜的内部，所述转轴的端侧安装有叶片。

所述盖板的上部与反应釜的侧部分别开有与导料管相匹配的通孔，且所述通孔相对于反应釜呈对称布置。所述进水管与出水管均呈s形交错布置，且所述进水管与出水管均靠近反应釜的外壁设置。所述反应釜的下部开有与转轴相匹配的贯穿孔，所述贯穿孔的内部套接有密封圈。

所述叶片设置有两层，且每层所述的叶片设置有至少三组，且所述叶片相对于转轴呈中心对称设置。

所述密封圈为氟橡胶或者聚四氟乙烯密封圈；其厚度h为1.5-2.8mm，伸长率l为200-350％。

所述密封圈的厚度h与伸长率l、纳米氧化铁的粒径d1、纳米氧化锌的粒径d2之间满足：

h＝δ·(d1·d2)/l；

其中，δ厚度因子，取值范围为0.42-1.1。

工作原理：使用时，将涂料生产所需的各组分放置在储料箱2内，通过导料管6加入相应的物料，然后开启电机12，电机12转动带动转轴13转动，转轴13的转动带动叶片14转动，从而实现对反应釜1内部物料进行搅拌，同时，进水管7和出水管8通过换热器3进水换热，维持反应釜1内部的温度处于稳定安全的状态，在加入另一种物料时，两种物料相接触时，温度计10检测换热器3外部的温度，并通过观察温度信息，控制温控流量阀9调节进入换热器3内部的水量，从而实时调节反应釜1内部的温度，避免出现局部温度过热的情况。

实施例2

一种防污性能优异的涂料，所述涂料包括的成分及其质量含量分别为：低表面能填料42份，水性聚酰胺8份，纳米氧化铁3.5份，纳米氧化锌1份，聚四氟乙烯7.5份，乙酸乙酯5.8份，颜料4份，固化剂1.2份，丙二醇甲醚醋酸酯2.3份，消泡剂3.5份。

所述低表面能填料包括的成分及其质量含量分别为：氟碳树脂32份，有机硅树脂21.5份，氟硅树脂24份。所述固化剂采用多元胺和或酸酐。

所述消泡剂采用聚二甲基硅氧烷。所述的纳米氧化铁的粒径d1为20-110nm，纳米氧化锌的粒径d2为35-95nm。

所述的聚四氟乙烯呈粉末状，其比表面积m为1300-2500m²/g。

所述的聚四氟乙烯的比表面积m与纳米氧化铁的粒径d1、纳米氧化锌的粒径d2之间满足以下关系：

m＝α·(d1·d2)/3；

其中，α为调节系数，取值范围为0.41-5.86。

所述的固化剂为无溶剂型或水性聚异氰酸酯35份；bac：0份。

所述的消泡剂为水性涂料消泡剂，其成分及质量含量为有机聚醚酯12份、矿物油3.5份、醇15份。其具有自乳化、易分散、通用性强、消泡好、抑泡持久等性能。不会产生表面缺陷或影响成膜性。

优选的，所述的防污性能优异的涂料还包括硅烷偶联剂2.5-份，具体为γ-氨丙基三甲氧基硅烷，折光率v为1.40-1.44。

所述的防污性能优异的涂料还包括糠醇糠醛树脂7-15份，以及适量的有机溶剂。所述糠醇糠醛树脂中含有微量钛粉末，钛粉末的比表面积y为850-1950。

为了进一步提高所述涂料的防污性能，钛粉末的比表面积y与硅烷偶联剂折光率v、聚四氟乙烯比表面积m之间满足以下关系：

y＝α·λ·m/v²；

其中，λ为钛粉末的比表面积调节系数，取值范围为0.25-1.35。

实施例3

一种防污性能优异的涂料，所述涂料包括的成分及其质量含量分别为：低表面能填料55份，水性聚酰胺17份，纳米氧化铁37.3份，纳米氧化锌4.5份，聚四氟乙烯12.6份，乙酸乙酯8.7份，颜料11份，固化剂2.5份，丙二醇甲醚醋酸酯4.9份，消泡剂8.5份。

所述低表面能填料包括的成分及其质量含量分别为：氟碳树脂47份，有机硅树脂38.5份，氟硅树脂37.5份。所述固化剂采用多元胺和或酸酐。

所述消泡剂采用聚二甲基硅氧烷。所述的纳米氧化铁的粒径d1为20-110nm，纳米氧化锌的粒径d2为35-95nm。

所述的聚四氟乙烯呈粉末状，其比表面积m为1300-2500m²/g。

所述的纳米氧化铁的粒径d1、纳米氧化锌的粒径d2满足：d1·d2大于等于850小于等于8455。

所述的聚四氟乙烯的比表面积m与纳米氧化铁的粒径d1、纳米氧化锌的粒径d2之间满足以下关系：

m＝α·(d1·d2)/3；

其中，α为调节系数，取值范围为0.41-5.86。

所述的固化剂为无溶剂型或水性聚异氰酸酯85份；bac：13份。

所述的消泡剂为水性涂料消泡剂，其成分及质量含量为有机聚醚酯35份、矿物油7份、醇27份。其具有自乳化、易分散、通用性强、消泡好、抑泡持久等性能。不会产生表面缺陷或影响成膜性。

优选的，所述的防污性能优异的涂料还包括硅烷偶联剂4.8份，具体为γ-氨丙基三甲氧基硅烷，折光率v为1.40-1.44。

所述的防污性能优异的涂料还包括糠醇糠醛树脂15份，以及适量的有机溶剂。所述糠醇糠醛树脂中含有微量钛粉末，钛粉末的比表面积y为850-1950。

本发明采用低表面能材料制备涂料，降低涂料膜表面自由能，从而抑制生物附着，从而实现防污功能，完全不含有毒性，对环境和生物无任何不良影响，采用温和友好的方式实现防污性能，充分有效的避免对环境产生破坏。同时，在生产过程中，控制原料加入反应釜中与其他原料接触的初始温度，避免原料之间初步接触出现局部温度过高或过低的情况，保证反应釜内整体温度的均衡，维持温度的均衡，保证涂料的生产质量。

最后应说明的是：以上所述仅为优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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，均包含在本发明的保护范围之内。