一种环保型纳米抗污涂料及制备方法技术

本发明专利技术涉及抗污涂料及制备方法技术领域，特别是涉及一种环保型纳米抗污涂料的制备方法，包括如下步骤：在银电极、包覆有二氧化硅气凝胶的铂电极、四辛基溴化铵溶液的三电极体系中通电反应后，将二氧化硅气凝胶洗涤干燥，将载银/季铵盐二氧化硅气凝胶加入聚甲基乙烯基酮液中超声分散，将分散液和水性聚氨酯树脂涂料体系搅拌混合，即得。本发明专利技术解决现有技术中牺牲阳极法制备纳米粒子容易出现纳米粒子团聚的问题，铂片上包覆的二氧化硅气凝胶为纳米银的沉积提供了纳米微孔使之不会发生团聚；再通过聚甲基乙烯基酮液胶体包覆使得涂料更加环保安全。上述环保型纳米抗污涂料具有性能均匀、对环境污染小、纳米银被氧化的风险低以及环保安全的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型纳米抗污涂料及制备方法
本专利技术涉及抗污涂料及制备方法
，特别是涉及一种环保型纳米抗污涂料及制备方法。
技术介绍
世界各海区的生物有18000多种是附着动物，600多种是附着植物。船底附着海生物后，增加阻力，降低航速，燃料耗用量增加，机械的磨损增大。海生物的附着还破坏漆膜，加速钢板的腐蚀，不仅增加了船舶的维修保养次数和时间，而且降低了船舶的在航率。防污涂料，是防止船舶在海洋行时，海洋生物附着而造成船舶行进受阻，导致污损。防污涂料能保持浸水部位光滑无污物附着。防污涂料，由漆料、毒料、颜料、溶剂及助剂等组成。防污涂料涂于防锈底漆之上，利用涂料中的毒剂缓慢渗出，在涂膜表面形成有毒表面层，将附着于涂膜的海洋生物，如藤壶、石灰石等杀死。防污涂料可分为：接触型、增剂型、扩散型、自抛型，主要用在海水、淡水中的船舶、海洋结构物、管道等防污工程中。防污涂料的发展经历了有毒防污和无毒防污两个阶段。最初防污涂料主要是通过涂膜中防污剂（氧化亚铜、有机锡及有机化合物毒料等）的逐步渗出来防止海洋生物污损的，这种涂料虽然能减少或消除海洋生物的污损，但涂料中有害物质的释放给生态环境和人类健康也造成了严重危害。伴随着世界经济的发展和人类环保意识的增强，防污涂料进入了无毒防污阶段。生物功能涂料的快速发展和应用为无毒安全的防污涂料提供了良好的理论基石，在这一理论的指导下生物功能涂料的发展取得了可喜的成果，一大批低毒（无毒）、高效、环境友好的生物功能涂料被研制和开发出来。防污涂料其主要功能是防止微生物细菌的粘附以及杀死粘附细菌，防止细菌对基体材料的破坏。为了得到环保低毒甚至无毒的杀菌防污涂料，通常需要制备得到具有生物活性的抗菌剂。同时铜和银作为防污剂使用在涂料中是众所周知的，但是由于铜和银这类无机材料并无生物活性，因此对微生物的杀菌性能还有待提高，同时铜在杀菌过程中被氧化成二价铜，对环境会造成影响。中国专利公布号为CN107459856A提供了一种船舶用自抛光防污涂料及其制备方法，通过使用氧化亚铜、铜粉、辣椒素、纳米银为主要的抗菌杀菌材料制备海洋防污涂料，其中氧化亚铜、铜粉和纳米银作为杀菌材料，辣椒素为天然防污剂制成的低表面能无毒防污涂料，其主要利用了涂层中的辣椒素驱赶海洋生物对船舶壳体的附着，以达到防污的目的。但是由于氧化亚铜和铜粉为重金属离子，直接加入到涂料中会对环境产生影响，同时纳米银、铜及氧化亚铜均无生物活性，对微生物为能起吸吸附作用，即使分散后也只能对接触的微生物起到杀菌作用，使得杀菌效率降低。中国专利公布号为CN101314860A公开了一种纳米银粉或纳米金粉的制备方法，以金盐或者银盐为电解液，采用牺牲阳极的方法将纳米金或纳米银沉积到电极上，然后通过洗涤分散，得到纳米金粉或纳米银粉。但是沉积在电极上的纳米银或者纳米金团聚后再次分散并不容易，同时纳米银易被氧化变质，再次分散过程加重了纳米银被氧化风险。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种环保型纳米抗污涂料的制备方法，用于解决现有技术中牺牲阳极法制备纳米粒子容易出现纳米粒子团聚的问题，同时，本专利技术还将提供一种环保型纳米抗污涂料。本专利技术通过采用牺牲阳极法制备纳米银，铂片上包覆的二氧化硅气凝胶为纳米银的沉积提供了纳米微孔，使得到的纳米银不易被氧化，也不会发生团聚；再通过聚甲基乙烯基酮液胶体包覆后的纳米材料可避免纳米金属芯（纳米银）暴露在空气中被氧化成氧化银，使得涂料更加环保安全。上述环保型纳米抗污涂料的制备方法制备得到的环保型纳米抗污涂料具有性能均匀、对环境污染小、纳米银被氧化的风险低以及环保安全的优点。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术的第一方面，提供一种环保型纳米抗污涂料的制备方法，包括如下步骤：步骤一、在工作电极为银电极、对电极（也可称为反电极）为包覆有二氧化硅气凝胶的铂电极、电解质溶液为四辛基溴化铵溶液的三电极体系中通电反应后，将二氧化硅气凝胶取下后洗涤干燥，得到载银/季铵盐二氧化硅气凝胶；步骤二、将载银/季铵盐二氧化硅气凝胶加入聚甲基乙烯基酮液中进行超声分散，得到分散液；步骤三、将分散液和水性聚氨酯树脂涂料体系搅拌混合，调节pH至8~9，得到环保纳米抗污涂料。银片（银电极、工作电极）、包覆有二氧化硅气凝胶的铂电极（对电极）、四辛基溴化铵溶液（电解质溶液）和参比电极形成三电极体系。上述三电极体系采用牺牲阳极法制备纳米银的过程中，铂片（铂电极、对电极）上包覆的二氧化硅气凝胶为纳米银的沉积提供了纳米微孔，使得到的纳米银不易被氧化，也不会发生团聚。此外，四辛基铵盐是一种表面活性剂，四辛基铵盐能对纳米粒子起到稳定作用的同时使防污剂具有消毒性能，由此采用四辛基溴化铵溶液作为电解质溶液，最后得到的载银/季铵盐二氧化硅气凝胶相较于不采用四辛基溴化铵溶液作为电解质溶液的载银二氧化硅气凝胶具有更好的消毒性能和纳米粒子稳定性。载银/季铵盐二氧化硅气凝胶加入聚甲基乙烯基酮液中进行超声分散，通过聚甲基乙烯基酮液包覆后的纳米材料可避免纳米金属芯（纳米银粒子）暴露在空气中，因为纳米金属芯（纳米银粒子）暴露在空气中会被氧化成氧化银从而降低抗污涂料的性能，所以采用聚甲基乙烯基酮液包覆后可以更好的保护纳米材料，提高抗污材料的抗污性能。由此可见，在二氧化硅气凝胶和聚甲基乙烯基酮液的双重保护下可以防止纳米粒子外露，使得涂料更加环保安全。上述环保型纳米抗污涂料的制备方法制备得到的环保型纳米抗污涂料具有性能均匀、对环境污染小、纳米银被氧化的风险低以及环保安全的优点。在步骤三中调节pH一般采用质量分数为2~8%的氢氧化钠溶液进行调节。进一步地，所述步骤一中三电极体系的参比电极内充液为硝酸银乙腈溶液；所述四辛基溴化铵溶液为四辛基溴化铵乙腈溶液。乙腈对四辛基溴化铵的溶解度更高，且不会影响电解过程。参比电极为银/硝酸银乙腈溶液。进一步地，所述步骤一中洗涤干燥具体为：将二氧化硅气凝胶采用乙醇洗涤后进行真空干燥。通过乙醇洗涤可以将多余的四辛基溴化铵洗去，避免四辛基溴化铵的含量过多对水体形成一定污染，从而使制备得到的抗污材料具有更好的环保性。进一步地，所述步骤一中通电反应具体为：在惰性气体保护、工作电极的电位为+0.5V的条件下，采用恒电位仪通电反应8~10h。采用惰性气体保护，避免氧气影响电解效率，从而影响载银/季铵盐二氧化硅气凝胶的负载率。工作电极的电位为+0.5V，避免电解速率过快影响二氧化硅气凝胶的负载进程。进一步地，所述步骤二中超声分散的功率为40~60kHz，超声时间为1~2h。通过超声分散，使得聚甲基乙烯基酮液更好包覆在纳米材料的表面。进一步地，所述步骤二中将载银/季铵盐二氧化硅气凝胶和聚甲基乙烯基酮液的重量比为1：5-10，聚甲基乙烯基酮液的质量浓度为5%；所述步骤三中搅拌混合的温度为30~50℃，转速为300~350r/min，混合时间为30~40min。进一步地，所述步骤三中包括如下重量份数的组分：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型纳米抗污涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一、在工作电极为银电极、对电极为包覆有二氧化硅气凝胶的铂电极、电解质溶液为四辛基溴化铵溶液的三电极体系中通电反应后，将二氧化硅气凝胶取下后洗涤干燥，得到载银/季铵盐二氧化硅气凝胶；/n步骤二、将载银/季铵盐二氧化硅气凝胶加入聚甲基乙烯基酮液中进行超声分散，得到分散液；/n步骤三、将分散液和水性聚氨酯树脂涂料体系搅拌混合，调节pH至8~9，得到环保纳米抗污涂料。/n

【技术特征摘要】
1.一种环保型纳米抗污涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在工作电极为银电极、对电极为包覆有二氧化硅气凝胶的铂电极、电解质溶液为四辛基溴化铵溶液的三电极体系中通电反应后，将二氧化硅气凝胶取下后洗涤干燥，得到载银/季铵盐二氧化硅气凝胶；
步骤二、将载银/季铵盐二氧化硅气凝胶加入聚甲基乙烯基酮液中进行超声分散，得到分散液；
步骤三、将分散液和水性聚氨酯树脂涂料体系搅拌混合，调节pH至8~9，得到环保纳米抗污涂料。


2.根据权利要求1所述的一种环保型纳米抗污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中三电极体系的参比电极内充液为硝酸银乙腈溶液；所述四辛基溴化铵溶液为四辛基溴化铵乙腈溶液。


3.根据权利要求1所述的一种环保型纳米抗污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中洗涤干燥具体为：将二氧化硅气凝胶采用乙醇洗涤后进行真空干燥。


4.根据权利要求1所述的一种环保型纳米抗污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中通电反应具体为：在惰性气体保护、工作电极的电位为+0.5V的条件下，采用恒电位仪通电反应8~10h。


5.根据权利要求1所述的一种环保型纳米抗污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中超声分散的功率为40~60kHz，超声时间为1~2h。


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【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，陈巧和，司文彬，陈涛，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51