一种针状填料定向排列的防污材料的制备方法

摘要

本发明属于防污涂料制备技术领域，涉及一种针状填料定向排列的防污材料及其制备方法,原料包括自抛光树脂、松香、主防污剂、辅助防污剂、颜料、针状填料、表面活性剂、助剂和溶剂，按照设定质量份依次向容器中加入自抛光树脂、松香、主防污剂、辅助防污剂、颜料、表面活性剂和溶剂，球磨或高速搅拌后按照设定质量份依次加入助剂和针状填料并搅拌，得到防污涂料，将防污涂料涂敷于基体表面后在均匀磁场中固化成膜，针状填料顺应磁场方向定向排布，制备得到的针状填料定向排列的防污材料，将防污剂型涂层与微结构防污结合，减少防污剂的用量，具有良好的静态防污性能；其制备方法简单易行，产品节能环保，防污期效长，适合大面积应用。

权利要求

1.一种针状填料定向排列的防污材料的制备方法，其特征在于原料质量组分包括自抛光树脂10-50份、松香5-15份、主防污剂10-20份、辅助防污剂2-5份、颜料1-5份、针状填料

0.5-10份、表面活性剂0.5-5份、助剂0.2-1份和溶剂3-15份；制备方法的工艺过程为：按照设定质量份依次向容器中加入自抛光树脂、松香、主防污剂、辅助防污剂、颜料、表面活性剂和溶剂，球磨或高速搅拌2-24小时后按照设定质量份依次向容器中加入助剂和针状填料并搅拌1-3小时，得到防污涂料，将防污涂料涂敷于基体表面后在均匀磁场中固化成膜，针状填料顺应磁场方向定向排布，制备得到针状填料定向排列的防污材料；所述自抛光树脂包括聚丙烯酸树脂、聚丙烯酸锌树脂、聚丙烯酸硅烷树脂或聚丙烯酸铜树脂；主防污剂包括氧化亚铜或硫氰酸亚铜；辅助防污剂包括氧化锌、吡啶硫酮铜、4,5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、N-环丙基-N’-(1,1-二甲基乙基)-6-(甲基硫代)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺或吡啶硫酮锌；颜料包括炭黑、铁红、甲苯胺红、钛白或上述颜料的混合物；针状填料为具有永磁性或瞬磁性填料，包括长径比大于1.5的针状γ-Fe3O4、Cr2O3或镍粉；表面活性剂包括硬脂酸、脂肪酸甘油酯、氯化石蜡、硅醚或 硅油；助剂包括二氧化硅或聚丙烯酰胺；溶剂包括乙酸乙酯、正丁醇、甲苯、二甲苯、N,N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙酰丙酮和碳酸二甲酯中的一种或上述溶剂的混合物。

说明书

一种针状填料定向排列的防污材料的制备方法

技术领域：

[0001] 本发明属于防污涂料制备技术领域，具体涉及一种针状填料定向排列的防污材料的制备方法,特别是一种在外加磁场作用下针状填料定向排列于自抛光树脂中的防污材料及其制备方法。背景技术：

[0002] 海洋污损生物附着会引起船舶航行阻力增大、管道阻塞、换热设备导热性降低和水产养殖渔获量降低等问题,产生严重危害和巨大的经济损失；海洋防污技术是用于防止海洋污损生物附着在海洋结构物表面的技术，目前采用的主要防污措施是涂装防污涂层，包括防污剂型涂层和污损释放型涂层。

[0003] 防污剂型涂层的原理是通过释放防污剂对海洋污损生物产生毒杀或抑制作用，从而防止其污损海洋结构物表面，GB1457590公开的一种含三苯基锡的防污涂料，CN101531841公开的一种Cu2O中空亚微球应用于低毒海洋防污涂料的制备方法和CN101805546A公开的一种船舶及海洋设施用的防污涂料均含有锡、铜等防污剂，由于有机锡、碱式碳酸铜等在海洋环境中聚积会严重影响生态环境，已逐渐被禁止使用或限制使用；研制新型防污剂是发展绿色防污技术的重要途径之一，然而CN101525508公开的紫茎泽兰提取物质作为防污漆防污剂的应用、CN101485321公开的齐墩果酸在制备海洋防污剂中的应用，以及其它有机化合物防污剂，如吡啶三苯基硼烷、4,5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮和N-环丙基-N’-(1,1-二甲基乙基)-6-(甲基硫代)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺，均存在单独使用防污效果不理想的问题，需要与氧化亚铜配合使用才能具有较好的防污性能，且其在海港等海域大量聚积时仍会造成环境污染，因此,降低防污剂的用量或采用不依赖于防污剂的防污新技术是未来发展的重点。

[0004] 污损释放型防污涂层是通过设计特殊的表面特性，使海洋污损生物不易在其表面附着来实现防污的目的，US4910252公开的一种室温固化硅橡胶制成的一种低表面能防污涂料和US6265515公开的一种硅-氟树脂低表面能防污涂料中，低表面能特性可防止藤壶、贻贝等海生物的附着，但对硅藻等海生物作用不大，硅藻附着后会进一步促进其它生物附着，引起防污涂料失效；CN102399487A公开的一种尺度可调控多孔微结构表面防污材料、CN102417792A公开的一种表面具有十字形规则微结构的防污材料的制备方法和CN101691466A公开的一种球形突起微结构表面防污材料的制备方法，通过特殊设计的微观结构能有效减少污损生物的附着位点，防止海生物附着，但还均存在两方面的问题需要解决：一是微结构表面的刻蚀翻模和微相分离制备方法工艺复杂，难以实现大面积的应用；二是微结构表面不能更新，容易遭受黏液污损，造成其在船舶处于停泊状态时防污效果较差。

[0005] 因此，研发一种针状填料定向排列的防污材料的制备方法，通过微结构表面的持续更新，在有效减少防污剂用量的前提下，使防污涂料具有良好的静态防污性能，具有明显的社会意义和广阔的应用前景。发明内容：

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，将防污剂型涂层技术与微结构防污特性结合，设计一种针状填料定向排列的防污材料的制备方法，在外加磁场作用下针状填料定向排列于自抛光树脂中，减少污损生物附着位点，并辅助以少量防污剂来防止船舶停泊时的黏液污损，减少防污剂释放对海洋环境的污染，提高防污涂层的防污效果。

[0007] 为了实现上述目的，本发明涉及的针状填料定向排列的防污材料质量组分包括自抛光树脂10-50份、松香5-15份、主防污剂10-20份、辅助防污剂2-5份、颜料1-5份、针状填料0.5-10份、表面活性剂0.5-5份、助剂0.2-1份和溶剂3-15份。

[0008] 本发明涉及的针状填料定向排列的防污材料的制备方法的工艺过程为：按照设定质量份依次向容器中加入自抛光树脂、松香、主防污剂、辅助防污剂、颜料、表面活性剂和溶剂，球磨或搅拌2-24小时后按照设定质量份依次向容器中加入助剂和针状填料并搅拌1-3小时，得到防污涂料，将防污涂料涂敷于基体表面后在均匀磁场中固化成膜，针状填料顺应磁场方向定向排布，制备得到针状填料定向排列的防污材料。

[0009] 本发明涉及的自抛光树脂包括聚丙烯酸树脂、聚丙烯酸锌树脂、聚丙烯酸硅烷树脂或聚丙烯酸铜树脂；主防污剂包括氧化亚铜或硫氰酸亚铜；辅助防污剂包括氧化锌、吡啶硫酮铜、4,5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、N-环丙基-N’-(1,1-二甲基乙基)-6-(甲基硫代)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺或吡啶硫酮锌；颜料包括炭黑、铁红、甲苯胺红、钛白或上述颜料的混合物；针状填料为具有永磁性或瞬磁性填料，包括长径比大于1.5的针状γ-Fe3O4、Cr2O3或镍粉；表面活性剂包括硬脂酸、脂肪酸甘油酯、氯化石蜡、硅醚或硅油；助剂包括二氧化硅或聚丙烯酰胺；溶剂包括乙酸乙酯、正丁醇、甲苯、二甲苯、N,N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙酰丙酮和碳酸二甲酯中的一种或上述溶剂的混合物。

[0010] 本发明与现有技术相比，将防污剂型涂层与微结构防污结合，制备具有一定微观结构的针状填料定向排列的防污材料，随着自抛光树脂的磨蚀，微观结构能够得以持续更新，从而减少污损生物的附着位点，提高防污剂型涂层材料的防污性能，减少防污剂的用量，具有良好的静态防污性能和环保性能；其制备方法简单易行，产品节能环保，防污期效长，适合大面积应用。附图说明：

[0011] 图1为本发明涉及的针状填料定向排列的防污材料的纵剖面SEM图。

[0012] 图2为本发明涉及的针状填料定向排列的防污材料的表面SEM图。具体实施方式：

[0013] 下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步描述。

[0014] 实施例1：

[0015] 本实施例制备的针状填料定向排列的防污材料质量组分包括聚丙烯酸锌树脂30份、松香10份、氧化亚铜20份、氧化锌3份、碳黑1份、针状Cr2O3 5份、硅油1份、二氧化硅0.5份和二甲苯10份。

[0016] 本实施例涉及的针状填料定向排列的防污材料制备工艺过程为：按照设定质量份依次向容器中加入聚丙烯酸锌树脂、松香、氧化亚铜、氧化锌、碳黑、硅油和二甲苯，高速搅拌2小时后按照设定质量份依次向容器中加入二氧化硅和针状Cr2O3并高速搅拌1小时，得到防污涂料，将防污涂料涂敷于基体表面后在均匀磁场中固化成膜，针状填料顺应磁场方向定向排布，形成如图1所示的规则线束，并在涂层表面形成如图2所示的能够随自抛光树脂磨蚀持续更新的微结构，制备得到针状填料定向排列的防污材料。

[0017] 实施例2：

[0018] 本实施例制备的针状填料定向排列的防污材料质量组分包括聚丙烯酸硅烷树脂50份、松香15份、氧化亚铜15份、4,5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮2份、铁红3份、针状γ-Fe3O4 0.5份、氯化石蜡5份、聚丙烯酰胺1份和碳酸二甲酯15份。

[0019] 本实施例涉及的针状填料定向排列的防污材料制备工艺过程为：按照设定质量份依次向容器中加入聚丙烯酸硅烷树脂、松香、氧化亚铜、4,5-二氯代-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、铁红、氯化石蜡和碳酸二甲酯，球磨24小时后按照设定质量份依次向容器中加入聚丙烯酰胺和针状γ-Fe3O4并高速搅拌2小时，得到防污涂料，将防污涂料涂敷于基体表面后在均匀磁场中固化成膜，制备得到针状填料定向排列的防污材料。

[0020] 实施例3：

[0021] 本实施例制备的针状填料定向排列的防污材料质量组分包括聚丙烯酸铜树脂10份、松香5份、氧化亚铜10份、吡啶硫酮铜2份、N-环丙基-N’-(1,1-二甲基乙基)-6-(甲基硫代)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺3份、甲苯胺红5份、针状镍粉10份、硬脂酸0.5份、二氧化硅0.2份、二甲苯2份和正丁醇1份。

[0022] 本实施例涉及的针状填料定向排列的防污材料制备工艺过程为：按照设定质量份依次向容器中加入聚丙烯酸铜树脂、松香、氧化亚铜、吡啶硫酮铜、N-环丙基-N’-(1,1-二甲基乙基)-6-(甲基硫代)-1,3,5-三嗪-2,4-二胺、甲苯胺红、硬脂酸、二甲苯和正丁醇，球磨12小时后按照设定质量份依次向容器中加入二氧化硅和针状镍粉并高速搅拌3小时，得到防污涂料，将防污涂料涂敷于基体表面后在均匀磁场中固化成膜，制备得到针状填料定向排列的防污材料。