[發明專利]一種疏水型納米復合海洋抗污涂料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310218958.3
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103265869A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 張盼;岳鑫;王吉會;孫薏萌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C09D163/02
• 分類號: C09D163/02;C09D5/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明涉及納米復合海洋抗污涂料及其制備方法，更加具體地說，涉及一種疏水型納米復合海洋抗污涂料及其制備方法。

背景技術

隨著海洋時代的來臨，海洋工業如海洋石油平臺、海船、碼頭、防波堤、海洋發電等得到迅猛發展。由于海水環境（含Cl^-、并存在大量微生物等）的特殊性，海洋工程材料與設備的腐蝕和生物污損問題已成為全世界關注的焦點問題之一。對于生物污損，研究結果表明海洋生物在船舶表面附著后，不僅會增加船體表面的粗糙度、降低航速、增加燃油消耗量，而且會為后期船體污染的清潔造成大量資金及人力消耗。據統計，生物污損會增加輪船40%的燃油消耗。此外，我國每年因腐蝕造成的經濟損失至少達900億元人民幣，海洋腐蝕占到30%以上，其中與海洋微生物附著有關的材料腐蝕破壞占海洋材料腐蝕總量的30%左右。如果能解決或減輕船體污染問題，必將帶來極大的經濟及社會效益。

為了降低海洋生物附著的危害，防止海洋生物對船舶的污損，人們研究了多種防污技術如電解海水防污、超聲波防污、生物酶防污和涂裝防污漆防污等。而在海洋建筑物表面涂裝防污涂料，是解決污損問題既經濟又高效的重要途徑。因此，開發性能優異的抗污涂料是海洋防護工業發展的重點。

按時間發展順序，防污涂料先后經歷了含毒料型和無毒型兩個階段。傳統的防污涂料，常在涂料中填加氧化亞銅、有機錫、有機鋁、有機砷、有機錫等做為毒料。如北美埃爾夫愛托化學股份有限公司生產的防污涂料（GS西弗爾曼,KKS沈，HL烏爾姆，金屬有機化合物和由它制成的聚合物，CN96102548.4），就是以氧化亞銅、氰化亞銅等為活性劑，在涂料溶解、溶脹的過程中，有毒活性劑不斷釋放到海水中，殺滅涂層表面的海洋生物，起到防污效果。雖然含毒型防污涂料在低濃度下可以達到廣譜、高效的防污目的，但由于此類有毒物質在水中穩定且易積累，可引起一些生物體畸形，甚至進入食物鏈，成為影響人類健康和生態平衡的安全隱患。故含毒型涂料必將逐漸退出歷史舞臺。國際海事組織（IMO）所屬的海洋環境保護文員會（MEPC）已明確規定含有機錫的防污漆最終使用期限為2008年1月1日。隨著人類環保意識的增強，全新無毒的低表面能防污涂料、仿生防污涂料、天然防污劑、微米-納米階層結構無毒疏水海洋防污涂料等開始得到發展（丁樹丹，顧彩香，于陽，熊凱，船舶防污涂料的研究進展，中國水運，2011，11（6）：22-23，45）。

低表面能涂料的特點是具有很低的表面能，使海洋生物難以在上面附著，即使附著也不牢固，在水流或其它外力作用下容易地脫落掉。一般認為，只有當涂料的表面能低于2.5*10^-4N/m時，即涂料與液體的接觸角大于98°時，才具有防污效果（鄭群鎖,低表面能防污涂料的進展,材料開發與應用,2001，16(1)：33-35)。目前，對此類涂料的研究主要集中在有機硅防污涂料和有機氟防污涂料兩方面。有機硅化合物具有疏水性，其表面張力很低，且結構極其穩定，即使在水中長期浸泡，結構變化也很小，可以達到長期良好的防污效果。硅氧烷系防污涂料的第一個專利是1972年在美國獲得的，該涂料的防污有效期長達2～3年，但是由于施工性差、固化時間長、附著力低、重涂性差等缺點，沒有太大使用價值。經過后續的大量研究，已研制出各式各樣的含硅低表面能涂料，Milne曾采用室溫固化硅橡膠制成防污期長達10年的防污涂料。盡管如此，有機硅樹脂仍存在對底材附著力差，強度較低等缺點難以被克服。全氟化物具有很低的表面能，但是其防污能力很卻差。經過研究發現，其漆膜的致密性較差，海洋微生物易深入漆膜內部，牢固粘附在漆膜的微孔之內。此外，本身表面能很低的漆膜，經過微生物誘導，表面分子重排，使表面能升高。經過長期研究，DLSchmidt等研制出一種特殊結構的具有長期低表面能性質的防污漆(王賢明，王華進，王力等，無毒低表面能防污涂料，涂料工業，2004,34(1)：40-43)。該漆利用聚（2-異丙基）-2-（唑啉）與全氟烷基表面活性劑進行反應形成共價鍵交聯結構，使在表面取向的CF₃基團牢牢固定于漆膜表面。此種涂料被認為是有機氟防污涂料中防污效果最好的。氟聚合物的生產和消費主要集中在美國、日本和西歐國家，如美國專利US4410363中公開的氟樹脂、日本專利特開2003-261628中公開的自拋光型有機氟丙烯酸類聚合物。該類涂料的缺點是成本高，不易施工，涂膜過軟，易被破壞。