一种自抛光乳液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种自抛光乳液及其制备方法和应用，属于海洋防污涂料技术领域。本发明专利技术提供的自抛光乳液，包括如下质量百分含量的制备原料：丙烯酸硅酯类单体5～30％，乙烯基不饱和单体10～40％，丙烯酸0.2～2％，松香5～20％，引发剂0.1～1％，乳化剂0.5～3％，碳酸氢钠0.01～0.1％，pH调节剂0.1～1％，余量为水。本发明专利技术提供的自抛光乳液完全是水性的，环境友好，其形成的漆膜力学性能好，自抛光速率稳定，且具有优异的耐水浸泡性。

【技术实现步骤摘要】
一种自抛光乳液及其制备方法和应用
本专利技术涉及海洋防污涂料
，尤其涉及一种自抛光乳液及其制备方法和应用。
技术介绍
海洋生物污损对海洋相关领域的发展危害极大，如，污损生物的附着会加速船体表面的腐蚀，增加船舶与流体的边界阻力，降低航行速度，增加能耗。在各种防污技术中，使用防污涂料是最成熟、最经济有效的一种方法。自从国际海事组织(IMO)规定2008年1月1日后禁止使用含有机锡(TBT)的防污涂料以来，多种新型防污涂料体系被开发和引进，其中尤以无锡自抛光防污涂料和低表面能防污涂料引人注目。但是这些目前广泛应用的防污涂料都是溶剂型的涂料，在施工过程中还要加入大量有机溶剂作为稀释剂，会释放出大量有机挥发性气体(VOC)，对环境造成严重污染，伤害工人的身体健康。因此，随着人们环保意识的不断增强，开发环保无毒、水性化的防污涂料就成了未来防污涂料必然的发展方向。目前国内外关于水性海洋防污涂料的研究少有报道，主要是以水性树脂为基料、氧化亚铜加有机防污剂的复合防污剂体系，其VOC含量相对溶剂型防污涂料较低(小于200g/L)，防污期效为6个月，主要应用于海洋养殖领域。该类复合防污剂体系中，一部分是以水性乳液为基料，虽然VOC较低，但是不具备自抛光性能；还有一部分是以水溶性自抛光树脂为基料，这类树脂往往通过主链中的丙烯酸与胺类化合物或氨水反应成盐，提高水溶性，树脂中仍存在较多有机溶剂，是一种假水性树脂，因此这类防污涂料VOC含量较高，同时由于丙烯酸铵盐的存在，漆膜的耐水性较差，不适合长期浸泡使用。专利技术内容本专利技术的目的在于提供一种自抛光乳液及其制备方法和应用，本专利技术提供的自抛光乳液完全是水性的，环境友好，其形成的漆膜力学性能好，自抛光速率稳定，且具有优异的耐水浸泡性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种自抛光乳液，包括如下质量百分含量的制备原料：丙烯酸硅酯类单体5～30％，乙烯基不饱和单体10～40％，丙烯酸0.2～2％，松香5～20％，引发剂0.1～1％，乳化剂0.5～3％，碳酸氢钠0.01～0.1％，pH调节剂0.1～1％，余量为水。优选地，所述丙烯酸硅酯类单体包括三异丙基甲基丙烯酸硅酯和/或三异丙基丙烯酸硅酯。优选地，所述乙烯基不饱和单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯和乙烯基吡啶中的至少一种。优选地，所述引发剂包括过硫酸盐类引发剂；所述乳化剂包括阴离子乳化剂、阳离子乳化剂和非离子乳化剂中的至少一种；所述pH调节剂包括氨水，所述氨水的质量浓度为25～28％。优选地，所述自抛光乳液的pH值为6～8；所述自抛光乳液中乳胶粒子的平均粒径为150～200nm。本专利技术提供了上述技术方案所述自抛光乳液的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸硅酯类单体、乙烯基不饱和单体、丙烯酸、松香、乳化剂与第一部分水混合，得到A组分；将引发剂与第二部分水混合，得到B组分；将碳酸氢钠、剩余水、部分A组分和部分B组分混合，将所得第一反应液进行第一乳液聚合反应，得到种子乳液；将剩余A组分和剩余B组分滴加到所述种子乳液中，得到第二反应液，进行第二乳液聚合反应，之后向所得体系中加入pH调节剂，得到自抛光乳液。优选地，所述第一部分水占水总质量的73～78％，所述第二部分水占水总质量的13～17％；所述部分A组分占A组分总质量的25～35％；所述部分B组分占B组分总质量的12～17％。优选地，所述第一乳液聚合反应具体为：所述第一反应液在搅拌、80～81℃条件下反应70～120min。优选地，所述第二乳液聚合反应具体为：所述第二反应液在80～81℃条件下反应50～70min，之后在87～89℃条件下反应50～70min。本专利技术提供了上述技术方案所述自抛光乳液或上述技术方案所述制备方法制备得到的自抛光乳液作为水性防污涂料中成膜物的应用。本专利技术提供了一种自抛光乳液，包括如下质量百分含量的制备原料：丙烯酸硅酯类单体5～30％，乙烯基不饱和单体10～40％，丙烯酸0.2～2％，松香5～20％，引发剂0.1～1％，乳化剂0.5～3％，碳酸氢钠0.01～0.1％，pH调节剂0.1～1％，余量为水。本专利技术提供的自抛光乳液成膜形成漆膜后，其表面的丙烯酸硅酯在海水中发生水解，进而在海水剪切作用下剥离，实现表面自抛光，表现出良好的自我更新能力。同时，本专利技术提供的自抛光乳液中，在各组分协同作用下，松香会以乳滴胶束形式存在，自抛光乳液成膜过程中其能够均匀分布于漆膜中，可以在碱性海水中缓慢溶解，形成微通道，将所述自抛光乳液作为水性防污涂料中成膜物应用时，有利于防污剂的渗出。此外，本专利技术提供的自抛光乳液完全是水性的，不含VOC，也不含TBT等毒剂，自抛光乳液中乳胶粒子的粒径均一，稳定性优异，且成膜性好，具有优异的耐水浸泡性，对环境友好，制备方法简单，且施工方便，适合工业化生产及应用。实施例的结果显示，本专利技术提供的自抛光乳液成膜后漆膜附着力可达1级，柔韧性可达1mm，抗冲击性大于50kg·cm，在人工海水中浸泡30天无起泡脱落，且漆膜自抛光速率稳定，平均抛光速率约为0.47～0.59μm/天。附图说明图1为实施例1中自抛光乳液的表观图；图2为实施例1中自抛光乳液中乳胶粒子的平均粒径分布图；图3为实施例1中自抛光乳液的SEM图。具体实施方式本专利技术提供了一种自抛光乳液，包括如下质量百分含量的制备原料：丙烯酸硅酯类单体5～30％，乙烯基不饱和单体10～40％，丙烯酸0.2～2％，松香5～20％，引发剂0.1～1％，乳化剂0.5～3％，碳酸氢钠0.01～0.1％，pH调节剂0.1～1％，余量为水。在本专利技术中，按质量百分含量计，所述自抛光乳液的制备原料包括丙烯酸硅酯类单体5～30％，优选为8～18％。在本专利技术中，所述丙烯酸硅酯类单体优选包括三异丙基甲基丙烯酸硅酯和/或三异丙基丙烯酸硅酯。本专利技术提供的自抛光乳液成膜形成漆膜后，其表面的丙烯酸硅酯在海水中发生水解，进而在海水剪切作用下剥离，实现表面自抛光，表现出良好的自我更新能力。在本专利技术中，按质量百分含量计，所述自抛光乳液的制备原料包括乙烯基不饱和单体10～40％，优选为20～30％。在本专利技术中，所述乙烯基不饱和单体优选包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯和乙烯基吡啶中的至少一种，更优选为下列混合物中的一种：丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的混合物，所述混合物中丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的质量比优选为(25～35):(45～55)：(15～18)，更优选为(28～30)：(47～50)：(16～17)；丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和醋酸乙烯酯的混合物，所述混合物中丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和醋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自抛光乳液，其特征在于，包括如下质量百分含量的制备原料：/n丙烯酸硅酯类单体5～30％，乙烯基不饱和单体10～40％，丙烯酸0.2～2％，松香5～20％，引发剂0.1～1％，乳化剂0.5～3％，碳酸氢钠0.01～0.1％，pH调节剂0.1～1％，余量为水。/n

【技术特征摘要】
1.一种自抛光乳液，其特征在于，包括如下质量百分含量的制备原料：
丙烯酸硅酯类单体5～30％，乙烯基不饱和单体10～40％，丙烯酸0.2～2％，松香5～20％，引发剂0.1～1％，乳化剂0.5～3％，碳酸氢钠0.01～0.1％，pH调节剂0.1～1％，余量为水。


2.根据权利要求1所述的自抛光乳液，其特征在于，所述丙烯酸硅酯类单体包括三异丙基甲基丙烯酸硅酯和/或三异丙基丙烯酸硅酯。


3.根据权利要求1所述的自抛光乳液，其特征在于，所述乙烯基不饱和单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯、醋酸乙烯酯和乙烯基吡啶中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的自抛光乳液，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸盐类引发剂；
所述乳化剂包括阴离子乳化剂、阳离子乳化剂和非离子乳化剂中的至少一种；
所述pH调节剂包括氨水，所述氨水的质量浓度为25～28％。


5.根据权利要求1～4任一项所述的自抛光乳液，其特征在于，所述自抛光乳液的pH值为6～8；
所述自抛光乳液中乳胶粒子的平均粒径为150～200nm。


6.权利要求1～5任一项所述自抛光乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将丙烯酸硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，裴小维，杨武芳，张建斌，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62