一种船舶用防污型水性聚氨酯涂料制造技术

本发明专利技术公开了一种船舶用防污型水性聚氨酯涂料，属于高分子材料技术领域。按重量份数计，依次称取：60～80份水性聚氨酯树脂，5～8份颜填料，10～12份填料，5～8份分散剂，5～30份水，3～4份消泡剂和20～23份改性防污剂；将水性聚氨酯树脂于颜填料混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入填料，分散剂，水，消泡剂和改性防污剂，于温度为30～50℃，转速为300～350r/min的条件下，搅拌混合30～40min后，用质量分数为2～8%的氢氧化钠溶液调节搅拌机内物料的pH至8～9，得船舶用防污型水性聚氨酯涂料。本发明专利技术技术方案制备的船舶用防污型水性聚氨酯涂料具有优异的防污性能的特点，在高分子材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

A antifouling waterborne polyurethane coating for ships

【技术实现步骤摘要】
一种船舶用防污型水性聚氨酯涂料
本专利技术公开了一种船舶用防污型水性聚氨酯涂料，属于高分子材料

技术介绍
广阔的海洋生存着千百万种的微生物、海洋植物和海生动物，其中具有附着特性的海洋生物达数千种。这些海洋生物能够附着于海水中的固体表面进行生长繁殖，尤其是在氧气和阳光充足的表层海水区间，这些海洋生物生长和繁殖速度更快，往往会在船舶、海洋工程及水下设施表面附着，造成船舶、海洋工程及水下设施表面产生污损破坏事故，因此将其称之为海洋污损生物。以船舶为例，海洋污损生物在船底表面大量附着，不仅增加船体表面粗糙度，而且会增加船体航行阻力，造成航速下降及油耗增加，另外海洋污损生物的附着过程会产生大量酸性介质，加速船体外壳腐蚀，缩短船体使用寿命。类似的海洋生物污损危害给人类的经济活动带来巨大的经济损失，因此海洋生物污损问题也成为人类从事海洋活动以来遇到的重大难题之一。随着海洋事业的蓬勃发展，海生物对船舶的附着污损日益引起人们的关注，各种防污技术应运而生，如水下机械清洗、电解海水产生次氯酸、电化学方法释放铜离子以及涂装防污涂料等，其中以涂装防污涂料为最有效、经济、便捷的方法。但传统的毒剂型防污涂料也给海洋环境带来了严重的危害，出于对海洋环境保护的考虑和迫于各种法律法规的要求，各大涂料生产厂家和科研院所纷纷致力于研发全新的、对海洋环境无污染或低污染的环保型防污涂料。目前，防污涂料主要是通过漆膜中的防污剂即毒料的逐步渗出来防止海洋生物的污损。除了海洋防污涂料这一个大类外，还有管道防污等的防污设备。以往的防污涂料的毒料一般是以添加一剂形式加入，也可以通过反应接在成膜物上，然后通过降解逐步释放出来。主要有两个体系：氧化亚铜和铜粉；有机锡及其有机化合物毒料。含氧化亚铜的防污涂料主要有溶解型、接触型、自抛光型三类。溶解型的防污涂料是靠海水对毒料和部分基料的溶解作用来实现防污的。基料由可溶性的松香和不溶性的树脂组成，后者可以调节渗毒率，增强漆膜强度。低表面能防污涂料是目前无毒防污涂料的一个主要研究方向，它是利用涂层表面本身所具有的低表面能物理特性，使得污损海生物与涂层的表面润湿性差，从而难以附着或附着不牢，在船舶航行时利用水的剪切力作用或者专门的清理设备就能够将附着的海生物清除。目前研究较多的低表面能防污涂料有两类：一类是氟化物体系低表面能防污涂料，但由于其表面多孔而且弹性模量较高，导致其防污效果不很理想，并且成本较高；另一类是有机硅体系低表面能防污涂料，在高航速、高在航率的船舶上应用较为成功，但在低航速、低在航率的船舶上应用仍存在一定的局限性。目前传统的防污涂料还存在防污性能无法进一步提高的问题，以求探索研制出具有良好综合性能的船舶用防污型水性聚氨酯涂料是待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统的船舶用防污型水性聚氨酯涂料防污性能无法进一步提升的问题，提供了一种船舶用防污型水性聚氨酯涂料。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种船舶用防污型水性聚氨酯涂料，是由以下重量份数的原料组成：60～80份水性聚氨酯树脂，5～8份颜填料，10～12份填料，5～8份分散剂，5～30份水，3～4份消泡剂和20～23份改性防污剂；所述改性防污剂的制备方法为：将氧化石墨烯分散液与聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯按质量比1000：3～1000：10混合，调节pH，得氧化石墨烯混合分散液，将氧化石墨烯混合分散液与正硅酸乙酯按质量比100：1～120：1混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得预改性氧化石墨烯；将预改性氧化石墨烯与硅烷偶联剂KH-550按质量比1：1～1：2混合，并加入预改性氧化石墨烯质量100～120倍的碱性水溶液，预改性氧化石墨烯质量1～2倍的羟基硅油和预改性氧化石墨烯质量0.1～0.2倍的表面活性剂，搅拌反应后，过滤，得改性氧化石墨烯，将改性氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：200混合，并加入改性氧化石墨烯质量1～2倍的混合还原剂和改性氧化石墨烯质量1～3倍的改性粉末，搅拌反应后，过滤，干燥，得改性防污剂。所述水性聚氨酯树脂为固含量为45～65%的水性聚氨酯树脂。所述颜填料氧化铁红，二氧化钛或铜绿中任意一种。所述填料为氧化铜或氧化锌中任意一种。所述分散剂为分散剂NNO，分散剂MF或分散剂5040中任意一种。所述消泡剂为二甲基硅油，消泡剂GP300或消泡剂DF7010中任意一种。所述石墨烯分散液为将石墨烯与水按质量比1：200～1：300混合，超声分散，得石墨烯分散液。所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚中任意一种。所述混合还原剂为将没食子酸与水合肼按质量比1：2～1：3混合，得混合还原剂。所述改性粉末为将二氧化钛与碳酸钾按摩尔比4.0：1.5混合，研磨，煅烧，洗涤，干燥，得改性粉末。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术在制备船舶用防污型水性聚氨酯涂料时加入自制改性防污剂，首先，改性防污剂中加入了石墨烯，在加入产品中后，可在产品内部形成片层防护层，从而使产品的防腐蚀性能提高，保证产品的长效性，其次，改性防污剂中石墨烯表面含有纳米二氧化硅，从而可在石墨烯片层保护层表面形成纳米乳突结构，使防护层的疏水性提高，进而使产品的疏水性提高，并且纳米乳突结构的存在可降低污染物的附着力，使产品的防污性能提高，同时，由于石墨烯表面的二氧化硅在经过有机硅改性后，表面能减小，从而在改性防污剂加入产品中后，可使产品的防污性能进一步提高；再者，改性防污剂在氧化石墨烯还原过程中使用改性粉末，改性粉末为四钛酸钾的片层结构，在加入改性防污剂中后，可吸附于石墨烯表面，由于石墨烯表面纳米二氧化硅的存在，可在石墨烯表面形成具有沟壑状的鳞片层结构，使改性防污剂表面阻力减小，同时由于四钛酸钾的光催化特性，有助于藻类的降解，进而添加改性防污剂的产品的防污性能进一步提高；（2）本专利技术在制备船舶用防污型水性聚氨酯涂料时在改性防污剂中加入纳米二氧化硅，纳米二氧化硅的加入可在硅烷偶联剂的作用下在表面接接枝氨基基团，在与改性粉末混合后，可将改性粉末牢固的吸附于纳米二氧化硅表面，从而在产品表面形成一层牢固的防护层，进而使产品的防污效果提高，并且，由于污渍在与产品产生吸附时，并非直接吸附于产品表面，因此，在产品使用过程中，随着纳米二氧化硅表面改性粉末的剥落，可去除产品表面的污渍，并且，在纳米二氧化硅暴露后，可使产品的防污性能进一步提高。具体实施方式将二氧化钛与碳酸钾按摩尔比4.0：1.5混合于研磨机中，混合研磨18～25h后，得混合粉末，将混合粉末于温度为750～850℃的条件下煅烧12～18h后，得改性粉末坯料，将改性粉末坯料用质量分数为12～18%的盐酸洗涤5～8次后，于温度为80～90℃的条件下干燥1～2h后，得改性粉末；将氧化石墨烯分散液与聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯按质量比1000：3～1000：10混合于烧杯中，用质量分数为10～15%的盐酸调节烧杯内物料的pH至3～4，得氧化石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶用防污型水性聚氨酯涂料，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：60～80份水性聚氨酯树脂，5～8份颜填料，10～12份填料，5～8份分散剂，5～30份水，3～4份消泡剂和20～23份改性防污剂；/n所述改性防污剂的制备方法为：/n将氧化石墨烯分散液与聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯按质量比1000：3～1000：10混合，调节pH，得氧化石墨烯混合分散液，将氧化石墨烯混合分散液与正硅酸乙酯按质量比100：1～120：1混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得预改性氧化石墨烯；将预改性氧化石墨烯与硅烷偶联剂KH-550按质量比1：1～1：2混合，并加入预改性氧化石墨烯质量100～120倍的碱性水溶液，预改性氧化石墨烯质量1～2倍的羟基硅油和预改性氧化石墨烯质量0.1～0.2倍的表面活性剂，搅拌反应后，过滤，得改性氧化石墨烯，将改性氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：200混合，并加入改性氧化石墨烯质量1～2倍的混合还原剂和改性氧化石墨烯质量1～3倍的改性粉末，搅拌反应后，过滤，干燥，得改性防污剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种船舶用防污型水性聚氨酯涂料，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：60～80份水性聚氨酯树脂，5～8份颜填料，10～12份填料，5～8份分散剂，5～30份水，3～4份消泡剂和20～23份改性防污剂；
所述改性防污剂的制备方法为：
将氧化石墨烯分散液与聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯按质量比1000：3～1000：10混合，调节pH，得氧化石墨烯混合分散液，将氧化石墨烯混合分散液与正硅酸乙酯按质量比100：1～120：1混合，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得预改性氧化石墨烯；将预改性氧化石墨烯与硅烷偶联剂KH-550按质量比1：1～1：2混合，并加入预改性氧化石墨烯质量100～120倍的碱性水溶液，预改性氧化石墨烯质量1～2倍的羟基硅油和预改性氧化石墨烯质量0.1～0.2倍的表面活性剂，搅拌反应后，过滤，得改性氧化石墨烯，将改性氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：200混合，并加入改性氧化石墨烯质量1～2倍的混合还原剂和改性氧化石墨烯质量1～3倍的改性粉末，搅拌反应后，过滤，干燥，得改性防污剂。


2.根据权利要求1所述的一种船舶用防污型水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述水性聚氨酯树脂为固含量为45～65%的水性聚氨酯树脂。


3.根据权利要求1所述的一种船舶用防污型水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述颜填料氧化铁红...

【专利技术属性】
技术研发人员：何冬梅，
申请(专利权)人：何冬梅，
类型：发明
国别省市：湖南;43