一种自清洁极地海洋防污涂料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自清洁极地海洋防污涂料的制备方法，将介孔二氧化钛纳米颗粒和Bi(NO3)3·

【技术实现步骤摘要】
一种自清洁极地海洋防污涂料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种自清洁极地海洋防污涂料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着各国领土内自然资源的日益匮乏，极地的自然资源以及潜在航道逐渐成为大国之间战略竞争区域。然而破冰船、极地考察船等船舶在航行过程中会受到极地海洋污损生物的附着和浮冰的撞击，极大的威胁船只的稳定性和安全性。涂刷极地涂层可有效对船只形成有效防护。
[0003]中国科学院宁波材料技术与工程研究所的蓝席建在表面技术杂志上发表的论文《极地低温高强韧耐磨破冰涂层制备及性能评价》中采用向氨基有机硅固化的氢化环氧树脂中添加玄武岩高硬度无机粉体和柔性减阻的聚四氟乙烯粉等骨料的方式制备了极地低温高强韧耐磨破冰涂层，涂层最终表现出优异的耐磨性、硬度和着冰力。然而树脂结构和涂层配方中没有防污活性物质，无法起到防污作用。南京林业大学的习爽在其发表的论文《基于TiO2多孔纳米颗粒的超滑涂层防覆冰性能》中利用二氧化钛、乙基纤维素和十三氟正辛基硅烷制备的混合溶液通过溶液喷涂法制备了一种超疏水TiO2多孔纳米涂层。由于涂层通过纳米TiO2构筑了微纳结构锁住了润滑油，减少了润滑油的流失，可降低冰和极地污损生物的附着力。然而涂层仅由二氧化钛和乙基纤维素组成，在低温下韧性较差，受浮冰撞击涂层容易发生破坏。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种自清洁极地海洋防污涂料的制备方法。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的自清洁极地海洋防污涂料的制备方法包括以下步骤：（1）将介孔二氧化钛纳米颗粒和Bi(NO3)3·
5H2O充分搅拌混合，搅拌混合的时间为0.2
‑
1.5小时，搅拌完成后加入到KI水溶液中，充分搅拌反应后进行固液分离，搅拌反应的时间为1
‑
6 小时，将分离出的固体物洗涤、干燥得到产物A；洗涤剂为甲醇、乙醇中的一种或两种。
[0006](2)将产物A放入丙酮中，向丙酮中加入硅烷偶联剂KH
‑
570，在温度40
‑
50℃条件下充分反应，反应结束后固液分离，将分离出的固体物洗涤、干燥得到产物B；充分反应的时间为3
‑
8小时，洗涤剂采用甲苯，干燥一般在温度60℃和真空条件下进行。丙酮的用量以1克产物A用50ml丙酮为宜。
[0007](3)将产物B加入到丙二醇单甲醚和二甲苯的混合液中，在温度50
‑
85℃和氮气保护条件下，滴加乙烯基硅油3
‑
8小时；乙烯基硅油滴加完毕后再滴加过氧化苯甲酰的二甲苯溶液，滴加完毕后继续保温反应，反应完成后得产物C；过氧化苯甲酰的二甲苯溶液的滴加时间为0.2
‑
2小时，滴加完毕后继续反应的时间为0.5
‑
2小时。
[0008](4)a、将含氯的异噻唑啉酮类杀菌剂和三乙胺加入到丙二醇甲醚中，升温至90
‑
100℃，然后滴加丙烯酸和去离子水的混合物，滴加完成后继续反应至反应完全，反应完成后得含丙烯酸异噻唑啉酮防污单体的液体产物；b、将含丙烯酸异噻唑啉酮防污单体的液体产物、乙烯基聚二甲基硅氧烷、丙烯酸丁酯和丙烯酸
‑2‑
乙基己酯混合形成混合单体；混合丙二醇甲醚和二甲苯并加热至90
‑
100℃，氮气保护下，滴加混合单体，滴加完毕后，再加入过氧化苯甲酰的二甲苯溶液继续反应，反应完成后得极地海洋防污树脂；（5）将产物C加入到极地海洋防污树脂中，进行超声分散处理, 分散处理完毕后得自清洁极地海洋防污涂料；超声分散处理为 120
‑
360s。
[0009]所述步骤（1）中：Bi(NO3)3·
5H2O和介孔二氧化钛纳米颗粒的质量比为1
‑
5：1；介孔二氧化钛纳米颗粒的粒径为5nm
‑
20nm；KI水溶液的用量为Bi(NO3)3·
5H2O质量的16
‑
30倍，KI水溶液的浓度为 8
‑
12 mM。
[0010]所述步骤（2）中：硅烷偶联剂KH
‑
570的用量为产物A质量的3
‑
10倍。
[0011]所述步骤（3）中：产物B、丙二醇单甲醚和二甲苯的质量比为0.1
‑
1：8
‑
18：45
‑
65，乙烯基硅油的用量为产物B质量的80
‑
120倍，过氧化苯甲酰的二甲苯溶液的用量为丙二醇甲醚质量的0.9
‑
1.6倍，过氧化苯甲酰的二甲苯溶液中过氧化苯甲酰和二甲苯的质量比为1:12
‑
25。
[0012]所述步骤（4）a中：丙烯酸和含氯的异噻唑啉酮类杀菌剂的质量比为1：1
‑
5;三乙胺的用量为丙烯酸质量的0.75
‑
3倍;丙烯酸和去离子水的质量比为1：1
‑
3；丙二醇甲醚的用量为丙烯酸质量的6
‑
9倍。
[0013]所述步骤（4）b中：含丙烯酸异噻唑啉酮防污单体的液体产物、乙烯基聚二甲基硅氧烷、丙烯酸丁酯和丙烯酸
‑2‑
乙基己酯的质量比为5
‑
50：5
‑
45：10
‑
25：5
‑
30；丙二醇甲醚的用量为混合单体重量的6
‑
8%，二甲苯的用量为混合单体重量的23
‑
32%；过氧化苯甲酰的二甲苯溶液用量为丙烯酸丁酯质量的0.9
‑
1.6倍，过氧化苯甲酰的二甲苯溶液中过氧化苯甲酰和二甲苯的质量比为1:12
‑
25。
[0014]所述步乙烯基硅油的重均分子量为1500
‑
3000。
[0015]所述含氯的异噻唑啉酮类杀菌剂为5
‑
氯
‑2‑
甲基
‑4‑
异噻唑啉
‑3‑
酮或4,5
‑
二氯
‑
N
‑
辛基
‑4‑
异噻唑啉
‑3‑
酮。
[0016]所述乙烯基聚二甲基硅氧烷的重均分子量为1000
‑
5000。
[0017]所述步骤（4）a中：丙烯酸和去离子水的混合物的滴加时间为1.5
‑
3小时，滴加完成后继续反应的时间为4
‑
6小时；所述步骤（4）b中：混合单体的滴加时间为3
‑
10小时，加入过氧化苯甲酰的二甲苯溶液后继续反应的时间为1
‑
4小时；混合单体的滴加或/和滴加完毕后的后续反应，在磁力搅拌下进行，搅拌速度为600 rpm。
[0018]本专利技术制得的极地海洋防污树脂具有以下优点：1、在树脂分子结构中引入具有防污活性的异噻唑啉酮侧链，可减少有毒防污剂的使用，使用过程中也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自清洁极地海洋防污涂料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（1）将介孔二氧化钛纳米颗粒和Bi(NO3)3·
5H2O充分搅拌混合，搅拌完成后加入到KI水溶液中，充分搅拌反应后进行固液分离，将分离出的固体物洗涤、干燥得到产物A；(2)将产物A放入丙酮中，向丙酮中加入硅烷偶联剂KH
‑
570，在温度40
‑
50℃条件下充分反应，反应结束后固液分离，将分离出的固体物洗涤、干燥得到产物B；(3)将产物B加入到丙二醇单甲醚和二甲苯的混合液中，在温度50
‑
85℃和氮气保护条件下，滴加乙烯基硅油3
‑
8小时；乙烯基硅油滴加完毕后再滴加过氧化苯甲酰的二甲苯溶液，滴加完毕后继续保温反应，反应完成后得产物C；(4)a、将含氯的异噻唑啉酮类杀菌剂和三乙胺加入到丙二醇甲醚中，升温至90
‑
100℃，然后滴加丙烯酸和去离子水的混合物，滴加完成后继续反应至反应完全，反应完成后得含丙烯酸异噻唑啉酮防污单体的液体产物；b、将含丙烯酸异噻唑啉酮防污单体的液体产物、乙烯基聚二甲基硅氧烷、丙烯酸丁酯和丙烯酸
‑2‑
乙基己酯混合形成混合单体；混合丙二醇甲醚和二甲苯并加热至90
‑
100℃，氮气保护下，滴加混合单体，滴加完毕后，再加入过氧化苯甲酰的二甲苯溶液继续反应，反应完成后得极地海洋防污树脂；（5）将产物C加入到极地海洋防污树脂中，进行超声分散处理, 分散处理完毕后得自清洁极地海洋防污涂料。2.如权利要求1所述的自清洁极地海洋防污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中：Bi(NO3)3·
5H2O和介孔二氧化钛纳米颗粒的质量比为1
‑
5：1；介孔二氧化钛纳米颗粒的粒径为5nm
‑
20 nm；KI水溶液的用量为Bi(NO3)3·
5H2O质量的16
‑
30倍，KI水溶液的浓度为 8
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12 mM。3.如权利要求1所述的自清洁极地海洋防污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中：硅烷偶联剂KH
‑
570的用量为产物A质量的 3
‑
10倍。4.如权利要求1所述的自清洁极地海洋防污涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中：产物B、丙二醇单甲醚和二甲苯的质量比为0.1
‑
1：8
‑
18：45
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65，乙烯基硅油的用量为产物B质量的80
‑
120倍，过氧化苯甲酰的二甲苯溶液的用量为丙二醇甲醚质量的0.9
‑
1.6倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚坤，张海琪，
申请(专利权)人：山东省海洋化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：