一种超疏水涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种超疏水涂料及其制备方法和应用。本发明专利技术的超疏水涂料为含有防污微球的油性涂料；防污微球包括硅气凝胶粉体和黏胶剂。本发明专利技术的超疏水涂料的制备方法为将防污微球、氧化铝气凝胶先与涂料中的混合溶剂混合均匀，然后再与涂料中的丙烯酸树脂、环氧树脂和松香混合均匀，最后再与涂料中的其他组分混合均匀，制得所述超疏水涂料。本发明专利技术的涂料用于船底，形成超疏水表面，从而多种海生物无法附着在船底，从而有效防污。从而有效防污。

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及船底防污领域，进一步地说，是涉及一种超疏水涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]海水中生活着多种海生物，如藤壶、海藻、牡砺等。特别是藤壶会吐出大量黏液，像胶泥一样牢固附着在船底，使船底表面粗糙，大大降低船舶的航行速度并增加能耗。同时，附着在船底的海洋生物死亡脱落时会将底漆膜一起拉掉，造成钢板的腐蚀。对此，最佳的办法是采用船底防污漆。
[0003]防污漆是涂装于船底和海洋水下设施的一种特殊涂料，一般涂料装在船底防锈漆之上，处于最外层。它的主要作用是通过漆膜中毒料的渗出、扩散或水解等方式逐步释放毒料，达到防止海洋附着生物附着于船底或海洋水下设施的目的。
[0004]有机锡是最常被使用的试剂，因为它可以有效的抑制柔软和坚硬的致腐蚀性之生物的生长。虽然它具有防污的功能，但是它对海洋环境有负面影响，且它在环境中有很长的半衰期，这促使船舶油漆寻找其他非持久性的替代物。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提出了一种超疏水涂料及其制备方法和应用。本专利技术的涂料用于船底，形成超疏水表面，从而多种海生物无法附着在船底，从而有效防污。
[0006]本专利技术的目的之一是提供一种超疏水涂料，所述超疏水涂料为含有防污微球的油性涂料；所述防污微球按重量份数计，包括硅气凝胶粉体25
‑
40份；黏胶剂10
‑
18份。
[0007]优选的，所述油性涂料的配方如：丙烯酸树脂：25～30重量份；环氧树脂：4～6重量份；松香：18～20重量份；防污微球：4～8重量份；气凝胶粉体：1～3重量份；本专利技术中，气凝胶粉体为现有技术中常用的气凝胶粉体，优选氧化铝气凝胶。
[0008]颜填料：滑石粉1～2重量份亚磷酸钙5～6重量份；铁红2～3重量份；混合溶剂：二甲苯15～19重量份，乙酸乙酯6～8重量份；
高岭土：2～4重量份。
[0009]优选的，所述硅气凝胶粉体的孔径范围在15
‑
35nm，接触角≧145
°
。
[0010]硅气凝胶粉体的制备方法，包括以下步骤：（1）制备硅源和溶剂的混合溶液取模数为3.0的硅酸钠装入反应釜中，加入硅酸钠质量6倍的去离子水进行稀释，反应釜以300转/分钟的速度搅拌35分钟，经200目筛过滤，得到硅酸钠溶液；（2）溶胶取硝酸，加水，浓度稀释至20mol/L，在硝酸中加入硝酸铝和硝酸钇，混合均匀后，以液下注入（多个计量泵同时注入）的方式加入至步骤（1）得到的硅酸钠溶液；整个加料时长控制在20分钟，搅拌速度为325转/分，控制硅酸钠溶液的pH值为2.0，得到溶胶；所述硝酸铝和硝酸钇以氧化物计，两者的摩尔比是100：4；硝酸铝的氧化物和硅酸钠中氧化硅的摩尔比3：100；（3）凝胶取氢氧化钠或氨水，加入去离子水稀释至pH值为10，以喷淋的方式加入至反应釜中；喷淋的同时以1800转/分的速度对反应釜内的物料进行快速搅拌，当反应釜内物料的pH值为5.5时，终止喷淋，得到凝胶；（4）老化反应釜内以45转/分的速度继续搅拌12小时，对反应釜内的物料进行老化，控制反应釜内物料温度为22摄氏度；（5）溶剂置换在反应釜内进行持续搅拌80分钟，同时加入与步骤（4）反应釜内老化物料同体积的置换溶剂正己烷，以置换出剩余的水分；（6）表面修饰在反应釜内进行持续搅拌，同时继续加入与步骤（4）反应釜内老化物料同体积的偶联剂二甲氧基二甲基硅烷；经过搅拌60分钟，得到包覆有置换溶剂正己烷和偶联剂二甲氧基二甲基硅烷的硅气凝胶前驱体；（7）干燥将硅气凝胶前驱体放入干燥釜，在干燥釜内充入氮气赶氧，直至干燥釜内氧含量小于3%，然后对干燥釜内的物料进行微波真空干燥，微波时间70分钟，微波频率2450MHZ，干燥釜内负压0.15MPa，温度为100摄氏度，干燥后制得固态粉末状的硅气凝胶。
[0011]本专利技术将硅气凝胶前驱体老化时间变短，有利于增加孔径。
[0012]优选的，所述黏胶剂的原料，按重量份数计，包括：蒸馏水10
‑
30份；硅溶胶15
‑
20份；硅烷偶联剂4
‑
6份；氢氧化镁5
‑
10份；聚乙烯醇3
‑
5份；聚氨酯颗粒4
‑
5份。
[0013]本专利技术的黏胶剂中，基体是硅溶胶；硅烷偶联剂、氢氧化镁、聚乙烯醇、聚氨酯颗粒
的加入四者具有协同作用，进一步使黏胶剂具有更强的粘结性能、韧性和耐水性能。
[0014]优选的，所述硅烷偶联剂为全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷中的一种或组合；所述硅溶胶的固含量为25
‑
35%。
[0015]优选的，所述硅溶胶的制备方法为，包括以下步骤：（1）制备硅源和溶剂的混合溶液取模数为3.5的硅酸钠装入反应釜中，加入硅酸钠质量2倍的去离子水进行稀释，反应釜以100转/分钟的速度搅拌30分钟，经200目筛过滤，得到硅酸钠溶液；（2）溶胶取硫酸，用去离子水调节至10 mol/L，在硫酸中加入硫酸锆和硫酸铈，混合均匀后，以喷淋的方式加入至步骤（1）得到的硅酸钠溶液；喷淋的同时以1500转/分的速度对反应釜内的物料进行快速搅拌，控制硅酸钠溶液的pH值为2.0，喷淋时间控制在80分钟，得到溶胶；所述硫酸锆和硫酸铈以氧化物计，两者的摩尔比是100：4；硫酸锆中的氧化物和硅酸钠中氧化硅的摩尔比为3.5：100；（3）溶剂置换在反应釜内加入与步骤（3）反应釜内老化物料同体积的置换溶剂丙酮，以置换出剩余的水分硅溶胶；然后将所述硅溶胶浓缩至固含量在25
‑
35%左右；浓缩可采用普通的超滤膜浓缩法。
[0016]优选的，所述黏胶剂的制备方法为：将黏胶剂中的各原料搅拌均匀，然后加入酸溶液，使pH值在 7
‑
9之间，然后搅拌90
‑
100min，加热到75℃
‑
85℃，得到黏胶剂；本专利技术的黏胶剂若pH值太偏碱，耐水性会下降，pH值在7
‑
9之间，耐水效果较好。
[0017]所述酸溶液为硝酸、盐酸、醋酸的一种或组合配成的溶液；所述酸溶液中酸与水的重量比为4
‑
9:1。
[0018]本专利技术的目的之二是提供一种超疏水涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）防污微球的制备；将硅气凝胶粉体与醇溶剂混匀；最后再加入黏胶剂混匀，在惰性气体保护下，通过内循环喷雾干燥法，进行喷雾干燥造球；所述防污微球的直径范围为35
‑
95um；（2）将所述防污微球、气凝胶粉体先与涂料中的混合溶剂混合均匀，然后再与涂料中的丙烯酸树脂、环氧树脂和松香混合均匀，最后再与涂料中的其他组分混合均匀，制得所述超疏水涂料。
[0019]优选的，所述醇溶剂与硅气凝胶粉体加入的质量相等，所述醇溶剂为甲醇、丙醇、乙醇中的一种或几种。
[0020]优选的，内循环喷雾干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水涂料，其特征在于，所述超疏水涂料为含有防污微球的油性涂料；所述防污微球按重量份数计，包括硅气凝胶粉体25
‑
40份；黏胶剂10
‑
18份。2.根据权利要求1所述的超疏水涂料，其特征在于，所述油性涂料的配方如下：丙烯酸树脂：25～30重量份；环氧树脂：4～6重量份；松香：18～20重量份；防污微球：4～8重量份；气凝胶粉体：1～3重量份；颜填料：滑石粉1～2重量份，亚磷酸钙3～5重量份，铁红2～3重量份；混合溶剂：二甲苯10～15重量份，乙酸乙酯5～8重量份；高岭土：2～4重量份。3.根据权利要求1所述的超疏水涂料，其特征在于：所述硅气凝胶粉体的孔径范围在15
‑
35nm。4.根据权利要求1所述的超疏水涂料，其特征在于，所述黏胶剂的原料，按重量份数计，包括：蒸馏水10
‑
30份；硅溶胶15
‑
20份；硅烷偶联剂4
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6份；氢氧化镁5
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10份；聚乙烯醇3
‑
5份；聚氨酯颗粒4
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5份。5.根据权利要求4所述的超疏水涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷中的一种或组合；所述硅溶胶的固含量为25
‑
35%。6.根据权利要求4所述的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑善，郑星，
申请(专利权)人：天津朗华科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：