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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及防污涂层,尤其涉及一种海洋船舶防污涂层及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球航运业的蓬勃发展,船舶海洋污损问题日益严峻。海洋污损不仅加速了船体和海洋设施的老化和腐蚀,也显著增加了航行阻力和燃料消耗,进而导致温室气体排放和环境污染问题加剧。因此,研制高效、长效、环境友好的船舶防污涂层技术,对于航运业的可持续发展至关重要。
2、传统的船舶防污涂层主要包括自抛光型涂层和防污剂释放型涂层。自抛光型涂层通过水解、溶解等方式逐渐剥离,从而带走表面附着的污损物。然而,这类涂层存在着持效期短、涂层损耗快等问题,且剥离的涂层碎片可能造成二次污染。防污剂释放型涂层则通过向海水中缓慢释放有机锡、铜等杀菌剂,抑制微生物在涂层表面附着。但是,这些有毒防污剂的大量使用,对海洋生态系统构成了严重威胁。因此,开发高效环保的新型防污涂层体系,成为当前船舶防污领域的重要挑战和发展方向。
3、近年来,不含有毒防污剂的新型环保防污涂层得到了广泛关注。其中,低表面能疏水防污涂层和仿生防污涂层成为研究热点。疏水防污涂层通过降低表面能,减少污损物与涂层的粘附作用力,使污损物难以在涂层表面吸附。但是,目前的疏水防污涂层普遍存在耐久性差、抗冲击和耐磨性能低等缺陷,在实际海洋环境中的防污效果往往难以长期维持。仿生防污涂层借鉴了天然生物表面的多级微纳米结构,通过形成超疏水表面,达到防污目的。然而,复杂精细的仿生微纳米结构在大面积涂层制备过程中容易被破坏,且成本较高,限制了其实际应用。
4、除上述问题外,现有船舶防污涂层还普遍存在着以
5、1.防污机制单一,难以应对复杂多变的海洋污损环境。例如,单纯依靠超疏水表面的自清洁效应,难以完全抵御海洋强腐蚀环境和严酷水流冲刷条件。
6、2.缺乏长效智能防污能力。传统的防污涂层很难在涂层全生命周期内持续提供有效的防污保护,尤其是后期往往出现药剂失活、涂层老化等问题,导致防污性能显著下降。
7、3.涂层损伤修复能力差。海洋环境中的机械碰撞、紫外线照射等因素易引起涂层开裂、剥落等损伤,现有涂层很难自发修复这些缺陷,只能依赖人工检修,费时费力。
8、4.环境适应性不足。由于海水盐度、温度、ph等要素的时空差异,导致不同海域的污损特征差别很大。而目前的涂层配方和性能往往难以兼顾适应多种类型的海洋环境。
9、针对上述技术问题,本专利技术提出了一种海洋船舶防污涂层及其制备方法。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足,本专利技术的目的是提供一种海洋船舶防污涂层及其制备方法。
2、本专利技术的目的在于提供一种海洋船舶防污涂层,包括以下组分:包括以下重量份的各组分:
3、低表面能氟硅改性环氧树脂40-60份;
4、氨基改性纳米二氧化钛10-30份;
5、氨基改性纳米二氧化硅5-10份;
6、季铵盐型聚合物胶囊5-15份;
7、有机锡聚合物微球5-10份;
8、硫醇封端超支化大分子1-5份。
9、具体地,所述低表面能氟硅改性环氧树脂的制备方法为:将1-5重量份十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂溶于60-100重量份去离子水中,得乳化剂溶液a;将1-3重量份十六醇作为助稳定剂、0.2-0.8重量份过氧化苯甲酰作为引发剂、1-5重量份乙烯基含量为0.01-0.06摩尔%的乙烯基硅树脂、1-5重量份甲基丙烯酸六氟丁酯作为含氟单体和5-10重量份双酚a型环氧树脂e-44溶于20-40重量份由苯乙烯和丙烯酸丁酯组成的乙烯基混合单体中,得单体溶液b;将乳化剂溶液a和单体溶液b混合,搅拌分散,转速200-400r/min,时间20-40min;然后超声乳化,频率15-40khz,功率100-300w,时间20-40min;即得微滴单体乳液;将微滴单体乳液加热至60-80℃,通入惰性气体并搅拌聚合3-8h,转速200-400r/min;聚合结束后冷却至室温,即得低表面能氟硅改性环氧树脂。
10、具体地,所述氨基改性纳米二氧化钛的制备方法为:
11、(1)取10g纳米二氧化钛粉体,加入到装有100ml无水乙醇的烧杯中,超声分散30min,得到均匀的二氧化钛乙醇悬浮液;
12、(2)取2mlγ-氨丙基三乙氧基硅烷,缓慢滴加到装有300ml去离子水的三口烧瓶中,于50℃下搅拌反应2h,得到均一透明的硅烷水解液;
13、(3)将步骤(1)中的二氧化钛乙醇悬浮液缓慢滴加到步骤(2)的硅烷水解液中,升温至80℃,回流反应6h;
14、(4)反应结束后,将所得白色悬浮液离心分离,去离子水洗涤3次,无水乙醇洗涤1次,于60℃真空干燥4h,研磨过120目筛,即得氨基改性纳米二氧化钛粉体。
15、具体地,所述氨基改性纳米二氧化硅的制备方法为:
16、(1)取5g纳米二氧化硅气凝胶,加入到装有60ml无水乙醇的烧杯中,搅拌分散均匀,超声20min,得到均一稳定的二氧化硅乙醇分散液;
17、(2)取3mlγ-氨丙基三乙氧基硅烷,溶解于450ml去离子水中,于室温下搅拌30min,得到硅烷水解液;
18、(3)在剧烈搅拌下,将步骤(1)中的二氧化硅乙醇分散液逐滴加入到步骤(2)的硅烷水解液中,滴加完毕后升温至90℃,继续反应10h;
19、(4)反应结束后,静置冷却至室温,抽滤,去离子水洗涤滤饼至中性,于70℃真空干燥6h,研磨过200目筛,即得氨基改性纳米二氧化硅粉体。
20、具体地,所述季铵盐型聚合物胶囊的制备方法为:(1)将1-5g聚甲基丙烯酸甲酯和1-5g十六烷基三甲基溴化铵溶解于50-100ml水中;(2)将上述溶液超声乳化,形成油包水型乳状液,超声频率20-50khz,功率200-500w,时间10-30min,在乳化过程中缓慢滴加0.5-2g无水乙醇作为助乳化剂;(3)将乳状液置于50-80℃水浴中搅拌2-6h,转速300-600r/min,使水相蒸发;(4)将所得沉淀物抽滤并真空干燥,即得内含十六烷基三甲基溴化铵的聚甲基丙烯酸甲酯胶囊,平均粒径5-20μm。
21、具体地,所述有机锡聚合物微球的制备方法为:(1)将0.5-2mmol二丁基氯化锡和二苯基氯化锡按摩尔比1:1混合作为模板分子,4-8mmol甲基丙烯酸作为功能单体,5-20mmol三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯作为交联剂,0.1-0.5mmol偶氮二异丁腈作为引发剂,溶于50-100ml由二氯甲烷和乙腈按体积比3:1混合形成的惰性溶剂中,加入0.01-0.05mmol2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)作为分子导向剂;(2)通入n2排除氧气20-40min后,于50-70℃下聚合反应20-30h;(3)将所得块状聚合物研磨,过80-200目筛,用体积比为9:1的甲醇/乙酸溶液洗脱,除去模板分子;(4)将聚合物颗粒真空干燥,即得有机锡聚合物微球,粒径1-5μm。
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【技术保护点】
1.一种一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,包括以下重量份的各组分:
2.根据权利要求1所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述低表面能氟硅改性环氧树脂的制备方法为:将1-5重量份十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂溶于60-100重量份去离子水中,得乳化剂溶液A;将1-3重量份十六醇作为助稳定剂、0.2-0.8重量份过氧化苯甲酰作为引发剂、1-5重量份乙烯基含量为0.01-0.06摩尔%的乙烯基硅树脂、1-5重量份甲基丙烯酸六氟丁酯作为含氟单体和5-10重量份双酚A型环氧树脂E-44溶于20-40重量份由苯乙烯和丙烯酸丁酯组成的乙烯基混合单体中,得单体溶液B;将乳化剂溶液A和单体溶液B混合,搅拌分散,转速200-400r/min,时间20-40min;然后超声乳化,频率15-40KHz,功率100-300W,时间20-40min;即得微滴单体乳液;将微滴单体乳液加热至60-80℃,通入惰性气体并搅拌聚合3-8h,转速200-400r/min;聚合结束后冷却至室温,即得低表面能氟硅改性环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述氨基改
4.根据权利要求1所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述氨基改性纳米二氧化硅的制备方法为:
5.根据权利要求1所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述季铵盐型聚合物胶囊的制备方法为:(1)将1-5g聚甲基丙烯酸甲酯和1-5g十六烷基三甲基溴化铵溶解于50-100mL水中;(2)将上述溶液超声乳化,形成油包水型乳状液,超声频率20-50KHz,功率200-500W,时间10-30min,在乳化过程中缓慢滴加0.5-2g无水乙醇作为助乳化剂;(3)将乳状液置于50-80℃水浴中搅拌2-6h,转速300-600r/min,使水相蒸发;(4)将所得沉淀物抽滤并真空干燥,即得内含十六烷基三甲基溴化铵的聚甲基丙烯酸甲酯胶囊,平均粒径5-20μm。
6.根据权利要求1所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述有机锡聚合物微球的制备方法为:(1)将0.5-2mmol二丁基氯化锡和二苯基氯化锡按摩尔比1:1混合作为模板分子,4-8mmol甲基丙烯酸作为功能单体,5-20mmol三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯作为交联剂,0.1-0.5mmol偶氮二异丁腈作为引发剂,溶于50-100mL由二氯甲烷和乙腈按体积比3:1混合形成的惰性溶剂中,加入0.01-0.05mmol 2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)作为分子导向剂;(2)通入N2排除氧气20-40min后,于50-70℃下聚合反应20-30h;(3)将所得块状聚合物研磨,过80-200目筛,用体积比为9:1的甲醇/乙酸溶液洗脱,除去模板分子;(4)将聚合物颗粒真空干燥,即得有机锡聚合物微球,粒径1-5μm。
7.根据权利要求1所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述硫醇封端超支化大分子的制备方法为:(1)将0.1-0.5g三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)作为三官能度硫醇单体溶于5-10mLN,N-二甲基甲酰胺中,加入0.01-0.05g对甲苯磺酸作为酯化催化剂,N2气氛下搅拌除氧20-40min;(2)加入0.05-0.3g 2-(丙烯酰氧基)-甲基丙烯酸乙酯作为二官能度丙烯酸酯单体,于40-60℃反应20-30h;(3)反应结束后加入过量无水乙醚,静置分层,取下层有机相;旋蒸除去溶剂后,滴加入过量无水乙醚中沉淀,抽滤;将沉淀物溶于二氯甲烷,再次滴加入无水乙醚沉淀,重复2-4次;将沉淀物真空干燥,即得端硫醇超支化聚合物,数均分子量5000-50000。
8.根据权利要求5所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述十六烷基三甲基溴化铵在季铵盐型聚合物胶囊中的含量为胶囊总重量的30-50%。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种海洋船舶防污涂层的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
...【技术特征摘要】
1.一种一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,包括以下重量份的各组分:
2.根据权利要求1所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述低表面能氟硅改性环氧树脂的制备方法为:将1-5重量份十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂溶于60-100重量份去离子水中,得乳化剂溶液a;将1-3重量份十六醇作为助稳定剂、0.2-0.8重量份过氧化苯甲酰作为引发剂、1-5重量份乙烯基含量为0.01-0.06摩尔%的乙烯基硅树脂、1-5重量份甲基丙烯酸六氟丁酯作为含氟单体和5-10重量份双酚a型环氧树脂e-44溶于20-40重量份由苯乙烯和丙烯酸丁酯组成的乙烯基混合单体中,得单体溶液b;将乳化剂溶液a和单体溶液b混合,搅拌分散,转速200-400r/min,时间20-40min;然后超声乳化,频率15-40khz,功率100-300w,时间20-40min;即得微滴单体乳液;将微滴单体乳液加热至60-80℃,通入惰性气体并搅拌聚合3-8h,转速200-400r/min;聚合结束后冷却至室温,即得低表面能氟硅改性环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述氨基改性纳米二氧化钛的制备方法为:
4.根据权利要求1所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述氨基改性纳米二氧化硅的制备方法为:
5.根据权利要求1所述的一种海洋船舶防污涂层,其特征在于,所述季铵盐型聚合物胶囊的制备方法为:(1)将1-5g聚甲基丙烯酸甲酯和1-5g十六烷基三甲基溴化铵溶解于50-100ml水中;(2)将上述溶液超声乳化,形成油包水型乳状液,超声频率20-50khz,功率200-500w,时间10-30min,在乳化过程中缓慢滴加0.5-2g无水乙醇作为助乳化剂;(3)将乳状液置于50-80℃水浴中搅拌2-6h,转速300-600r/min,使水相蒸发;(4)将所得沉淀物抽滤并真空干燥,即得内含十六烷基三甲基溴化铵的聚甲基丙烯酸甲酯胶囊,平均...
【专利技术属性】
技术研发人员:谭亮,
申请(专利权)人:中环涂层技术广东有限公司,
类型:发明
国别省市:
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