CN114085611A - 一种环境友好型防污涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种环境友好型防污涂料及其制备方法，所述环境友好型防污涂料按质量份数计包括以下组分：含硅成膜物质20‑40份、防污剂0.01‑5份、助剂0.1‑2份、氨基硅烷1‑4份、稀释溶剂20‑100份。本申请中，所述含硅成膜物质的分子结构中含有特殊的具有低表面能的柔性链段，可以提高整个体系的防污性能，避免海洋生物的吸附、生长和繁殖；并且，所述含硅成膜物质的两端均含有特殊的活性官能团，可以同基材形成化学键键合作用，尤其是能同混凝土类基材进行键合，从而提高整个体系的界面附着能力；此外，所述环境友好型防污涂料还具备优异的环保性能，能够避免因使用有毒防污涂料造成海洋环境污染。
Description
技术领域
本申请涉及材料制备技术领域，特别是一种环境友好型防污涂料及其制备方法。
背景技术
海洋生物污损是指海洋微生物、植物和动物在海洋设施设备表面吸附、生长和繁殖而形成的生物垢，它给海洋开发和海事活动带来了诸多问题，增加船舶航行阻力，加速设施设备的腐蚀，每年造成数十亿美元的经济损失。
在防止海洋生物污损方面，防污涂料应用最为方便和广泛。最早期的防污涂料是通过释放含汞、铅等剧毒性材料来毒害海洋生物，这种涂料的毒性很大，已经被淘汰。由于有机锡会在多种鱼类、贝类及海洋植物内长期累积，导致遗传变异，并进入食物链，严重危害人类健康，2008年，国际海事组织在全球范围禁用曾经被大量使用的有机锡类防污涂料。
目前主流使用的是以铜为基础防污剂的防污涂料，但是近期的研究表明，铜离子会在海洋中积聚，可能会带来严峻的环境问题，意味着被普遍使用的这类无锡防污涂料也难以满足越来越严苛的高环保、可持续的发展要求。
发明内容
鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种环境友好型防污涂料及其制备方法，包括：
一种环境友好型防污涂料，按质量份数计包括以下组分：含硅成膜物质20-40份、防污剂0.01-5份、助剂0.1-2份、氨基硅烷1-4份、稀释溶剂20-100份；
所述含硅成膜物质的结构式为：
其中，x和y分别为1-3中的任一整数；R1为含有2-15个碳原子、0-2个苯环或环己基的直链烷基或支链烷基，或者为含有若干重复结构单元的链段；所述重复结构单元为二甲基硅氧基、乙氧基或丙氧基；R2、R3、R4和R5分别为甲基或乙基。
优选的，所述重复结构单元的数量为20-200中的任一整数。
优选的，所述防污剂为辣椒素、胡椒碱、DCOIT、伊维菌素和丁烯酸内酯类防污剂中的至少一种。
优选的，所述助剂包括消泡剂和分散剂。
优选的，所述消泡剂为byk054、byk055、byk077中的至少一种；
优选的，所述分散剂为byk9075和byk9077中的至少一种。
优选的，所述氨基硅烷为kh540、kh550、kh554、kh602、kh792、kh793和kh902中的至少一种。
优选的，所述稀释溶剂为丙二醇、二丙二醇甲醚、甲基三乙氧基硅烷和丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
一种如上述任一项所述的环境友好型防污涂料的制备方法，包括：
向反应容器中依次加入20-100重量份的稀释溶剂、0.01-5重量份的防污剂和0.1-2重量份的助剂，并进行超声波分散；
向所述反应容器中加入20-40重量份的含硅成膜物质，并混合均匀；
向所述反应容器中加入1-4重量份的氨基硅烷，并混合均匀，获得所述环境友好型防污涂料。
优选的，所述超声波分散的处理时长为1-10min。
本申请具有以下优点：
在本申请的实施例中，所述含硅成膜物质的分子结构中含有特殊的具有低表面能的柔性链段，可以提高整个体系的防污性能，避免海洋生物的吸附、生长和繁殖；并且，所述含硅成膜物质的两端均含有特殊的活性官能团，可以同基材形成化学键键合作用，尤其是能同混凝土类基材进行键合，从而提高整个体系的界面附着能力；此外，所述环境友好型防污涂料还具备优异的环保性能，能够避免因使用有毒防污涂料造成海洋环境污染。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的一种环境友好型防污涂料的制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本申请的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在本申请任一实施例中，所述环境友好型防污涂料用于涂覆于基材表面，尤其是涂覆于混凝土类基材表面，避免所述基材遭受海洋生物污损。
本实施例中，提供一种环境友好型防污涂料，按质量份数计包括以下组分：含硅成膜物质20-40份、防污剂0.01-5份、助剂0.1-2份、氨基硅烷1-4份、稀释溶剂20-100份；
所述含硅成膜物质的结构式为：
其中，x和y分别为1-3中的任一整数；R1为含有2-15个碳原子、0-2个苯环或环己基的直链烷基或支链烷基，或者为含有若干重复结构单元的链段；所述重复结构单元为二甲基硅氧基(即Si(CH3)2-O-)、乙氧基(即C-C-O-)或丙氧基(即C(CH3)-C-O-)；R2、R3、R4和R5分别为甲基(CH3-)或乙基(CH2-CH3-)。
在本申请的实施例中，所述含硅成膜物质的分子结构中含有特殊的具有低表面能的柔性链段，可以提高整个体系的防污性能，避免海洋生物的吸附、生长和繁殖；并且，所述含硅成膜物质的两端均含有特殊的活性官能团，可以同基材形成化学键键合作用，尤其是能同混凝土类基材进行键合，从而提高整个体系的界面附着能力；此外，所述环境友好型防污涂料还具备优异的环保性能，能够避免因使用有毒防污涂料造成海洋环境污染。
下面，将对本示例性实施例中一种环境友好型防污涂料作进一步地说明。
本实施例中，所述重复结构单元的数量为20-200中的任一整数，优选为20、50、100或200。
本实施例中，所述防污剂为辣椒素、胡椒碱、DCOIT(4,5-二氯-2-辛基-4-异噻唑啉酮)、伊维菌素和丁烯酸内酯类防污剂中的至少一种。所述防污剂高效无毒且环境友好，可以在不破坏环境的前提下防止生物附着。
本实施例中，所述助剂包括消泡剂和分散剂。所述消泡剂和所述分散剂的组分及配比可按实际需求进行选用，优选的，所述消泡剂和所述分散剂的质量比为1:0.5-2，更优选为1:1。
本实施例中，所述消泡剂为byk054、byk055和byk077中的至少一种，所述消泡剂可以有效防止生产和应用过程中体系中出现气泡。
本实施例中，所述分散剂为byk9075和byk9077中的至少一种，所述分散剂可以均一分散体系中的固体及液体颗粒，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液。
本实施例中，所述氨基硅烷为kh540、kh550、kh554、kh602、kh792、kh793和kh902中的至少一种。所述氨基硅烷可以通过表面扩散或内部扩散湿润粘接表面，提高所述环境友好型防污涂料与基材之间粘接强度。
本实施例中，所述稀释溶剂为丙二醇、二丙二醇甲醚、甲基三乙氧基硅烷和丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。所述稀释溶剂可以降低体系粘度，改善其工艺性能，便于对所述环境友好型防污涂料进行施工。
关于所述环境友好型防污涂料的防污性能和界面附着力的实验数据及结果讨论如下：
【实施例1】
一种环境友好型防污涂料，按质量份数计包括以下组分：含硅成膜物质20份、防污剂0.01份、助剂0.1份、氨基硅烷1份、稀释溶剂20份；
所述含硅成膜物质的结构式为：
其中，x和y分别为1；R1为含有20个二甲基硅氧基的链段；R2、R3、R4和R5分别为甲基。
【实施例2】
一种环境友好型防污涂料，按质量份数计包括以下组分：含硅成膜物质30份、防污剂1份、助剂1份、氨基硅烷2份、稀释溶剂50份；
所述含硅成膜物质的结构式为：
其中，x和y分别为2；R1为含有100个乙氧基的链段；R2、R3、R4和R5分别为乙基。
【实施例3】
一种环境友好型防污涂料，按质量份数计包括以下组分：含硅成膜物质40份、防污剂5份、助剂2份、氨基硅烷4份、稀释溶剂100份；
所述含硅成膜物质的结构式为：
其中，x和y分别为3；R1为含有200个丙氧基的链段；R2、R3、R4和R5分别为甲基。
【对比例1】
一种防污涂料，按质量份数计包括以下组分：丙烯酸树脂40份、防污剂5份、助剂1份、氨基硅烷2份、稀释溶剂20份。
分别将实施例1-3和对比例1涂覆于混凝土基材表面，并在室温下干燥7天后测试相关性能。
实施例1-3与对比例1的试验数据如表1所示。
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 测试方法 |
| 防污性能 | 2级 | 1级 | 1级 | 5级 | GB/T 5370 |
| 界面附着力 | 0级 | 0级 | 0级 | 3级 | GB/T 9286 |
表1
通过表1数据可以看出，与传统防污涂料相比，本申请提供的所述环境友好型防污涂料具备较为优异的防污性能和界面附着力。
参照图1，示出了本申请一实施例提供的一种如上述任一项所述的环境友好型防污涂料的制备方法，包括：
S110、向反应容器中依次加入20-100重量份的稀释溶剂、0.01-5重量份的防污剂和0.1-2重量份的助剂，并进行超声波分散；
S120、向所述反应容器中加入20-40重量份的含硅成膜物质，并混合均匀；
S130、向所述反应容器中加入1-4重量份的氨基硅烷，并混合均匀，获得所述环境友好型防污涂料。
下面，将对本示例性实施例中一种环境友好型防污涂料的制备方法作进一步地说明。
如步骤S110所述，向反应容器中依次加入20-100重量份的稀释溶剂、0.01-5重量份的防污剂和0.1-2重量份的助剂，并混合均匀。
向所述反应容器内依次加入20-100重量份的稀释溶剂、0.01-5重量份的防污剂和0.1-2重量份的助剂，并采用超声波分散仪进行1-10min的超声波分散，使稀释溶剂、防污剂和助剂充分混合均匀。
如步骤S120所述，向所述反应容器中加入20-40重量份的含硅成膜物质，并混合均匀。
一边搅拌一边向所述反应容器中缓慢加入20-40重量份的含硅成膜物质，使稀释溶剂、防污剂、助剂和含硅成膜物质充分混合混匀。
如步骤S130所述，向所述反应容器中加入1-4重量份的氨基硅烷，并混合均匀，获得所述环境友好型防污涂料。
一边搅拌一边向所述反应容器中缓慢加入1-4重量份的氨基硅烷，使稀释溶剂、防污剂、助剂、含硅成膜物质和氨基硅烷充分混合混匀，获得所述环境友好型防污涂料。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种环境友好型防污涂料及其制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种环境友好型防污涂料，其特征在于，按质量份数计包括以下组分：含硅成膜物质20-40份、防污剂0.01-5份、助剂0.1-2份、氨基硅烷1-4份、稀释溶剂20-100份；
所述含硅成膜物质的结构式为：
其中，x和y分别为1-3中的任一整数；R1为含有2-15个碳原子、0-2个苯环或环己基的直链烷基或支链烷基，或者为含有若干重复结构单元的链段；所述重复结构单元为二甲基硅氧基、乙氧基或丙氧基；R2、R3、R4和R5分别为甲基或乙基。
2.根据权利要求1所述的环境友好型防污涂料，其特征在于，所述重复结构单元的数量为20-200中的任一整数。
3.根据权利要求1所述的环境友好型防污涂料，其特征在于，所述防污剂为辣椒素、胡椒碱、DCOIT、伊维菌素和丁烯酸内酯类防污剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的环境友好型防污涂料，其特征在于，所述助剂包括消泡剂和分散剂。
5.根据权利要求4所述的环境友好型防污涂料，其特征在于，所述消泡剂为byk054、byk055、byk077中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的环境友好型防污涂料，其特征在于，所述分散剂为byk9075和byk9077中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的环境友好型防污涂料，其特征在于，所述氨基硅烷为kh540、kh550、kh554、kh602、kh792、kh793和kh902中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的环境友好型防污涂料，其特征在于，所述稀释溶剂为丙二醇、二丙二醇甲醚、甲基三乙氧基硅烷和丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的环境友好型防污涂料的制备方法，其特征在于，包括：
向反应容器中依次加入20-100重量份的稀释溶剂、0.01-5重量份的防污剂和0.1-2重量份的助剂，并进行超声波分散；
向所述反应容器中加入20-40重量份的含硅成膜物质，并混合均匀；
向所述反应容器中加入1-4重量份的氨基硅烷，并混合均匀，获得所述环境友好型防污涂料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述超声波分散的处理时长为1-10min。
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|---|---|---|---|
| CN202111591653.8A CN114085611A (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种环境友好型防污涂料及其制备方法 |
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| CN202111591653.8A CN114085611A (zh) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 一种环境友好型防污涂料及其制备方法 |
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| CN114085611A true CN114085611A (zh) | 2022-02-25 |
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