[發(fā)明專利]一種含石墨烯的海洋防腐抗污涂料及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310539037.7
• 申請(qǐng)日: 2013-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN103589282A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳鑫;王慧慧;王吉會(huì)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D163/00
• 分類號(hào): C09D163/00;C09D7/12;C09D5/08;C09D5/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種海洋金屬構(gòu)件防污涂料及其制備方法，更加具體地說，涉及含石墨烯的海洋抗污涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

生物污損是長(zhǎng)期困擾海洋船舶工業(yè)發(fā)展的重大問題；研究結(jié)果表明，海洋生物在船舶表面附著導(dǎo)致的海洋污損會(huì)增加船體表面的粗糙度、降低航速、增加燃油消耗量，并將為后期船體污染清潔造成大量資金及人力的消耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生物污損會(huì)增加輪船40%的燃油消耗；此外，我國(guó)每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失至少達(dá)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(guān)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(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。根據(jù)人類數(shù)百年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，涂敷涂料是簡(jiǎn)便而高效的防污策略。因此，開發(fā)優(yōu)異的抗污涂料是海洋防護(hù)工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。防污涂料，通常稱為船底防污漆或簡(jiǎn)稱防污漆，是防止海洋附著生物污損、保持船底光潔、光滑的一種專用涂料（劉登良，涂料工藝，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010:1166）。海洋防污涂料，先后經(jīng)歷了含毒料型和無毒型兩個(gè)發(fā)展階段，極大地推動(dòng)了海洋運(yùn)輸、海水養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。傳統(tǒng)的防污涂料，常采用氧化亞銅、有機(jī)錫、有機(jī)鋁、有機(jī)砷、有機(jī)錫等為毒料，如英國(guó)International?Paint公司在歐洲專利EP0051930中公開的防污涂料為丙烯酸類聚合物、氧化亞銅、有機(jī)錫的組合物。

氧化亞銅為最早防污顏料之一，其本身為紅色，由于該顏色限制了氧化亞銅的使用范圍。所以，也有一些研究人員便用白色的硫氰酸亞銅來代替。但是氧化亞銅具有極強(qiáng)的毒性，對(duì)海洋環(huán)境和人類生存有不利影響，所以它也逐漸地退出了歷史舞臺(tái)。有機(jī)錫防污涂料中，最為典型的有機(jī)錫化合物是三丁基錫(TBT)。從20世紀(jì)60年代開始作為船舶防污涂料中的殺蟲劑以來，為航運(yùn)業(yè)帶來了巨大的利潤(rùn)。但TBT是一種毒性很強(qiáng)的物質(zhì)，它在驅(qū)除或殺死如管蟲、藤壺、貽貝和藻類等污著生物的同時(shí)，也對(duì)非目標(biāo)生物構(gòu)成威脅。TBT能使海洋生物致死或致畸，破壞生態(tài)平衡，使養(yǎng)殖和捕撈業(yè)減產(chǎn)，還能在經(jīng)濟(jì)魚類和貝類體內(nèi)蓄積，間接地對(duì)人類健康產(chǎn)生危害，國(guó)際社會(huì)從2003年就禁止使用含TBT的涂料（L?D?Chambers,K?R?Stokes,F?C?Walsh,et?al.Modern?approaches?to?marine?antifouling?coatings，Surf.Coat.Technol.，2006，201：3642-3652）。

為了控制毒料的滲出率、降低輪船表面的阻力，人們開發(fā)出了自拋光型防污涂料。這種防污涂料的工作機(jī)理是：當(dāng)涂料浸于海水時(shí)，發(fā)生水解反應(yīng)、釋放出毒料溶于海水之中，在水流的作用下涂料膜水解反應(yīng)不斷繼續(xù)、露出新的表面，因此，毒料滲出率非常平穩(wěn)。由于涂膜凹進(jìn)去部位水流作用小而水解速度慢，從而導(dǎo)致涂膜日趨光滑。但是該類型涂料中含有高毒性的重金屬離子或者低毒性但抗污范圍較小的金屬離子（Cao?S,Wang?J?D,Chen?H?S,et?al.Progress?of?marine?biofouling?and?antifouling?technologies，Chinese?Sci?Bull.，2011,56:598-612），其應(yīng)用也大大受限。

含重金屬氧化物或離子的涂料，雖有較高的抗污率，但是對(duì)環(huán)境也產(chǎn)生了巨大的破壞。因此，人們相繼開發(fā)出全新無毒的低表面能防污涂料。該涂料是利用材料的低表面能，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。目前，對(duì)此類涂料的研究主要集中在兩個(gè)領(lǐng)域：一種是有機(jī)硅防污涂料，另一種是有機(jī)氟防污涂料。有機(jī)硅防污涂料在世界范圍內(nèi)已被申請(qǐng)了很多專利，如通用電氣公司申請(qǐng)的有關(guān)固化性有機(jī)硅涂料專利。有機(jī)硅化合物具有疏水性，其表面張力很低，結(jié)構(gòu)極其穩(wěn)定，即使在水中長(zhǎng)期浸泡，結(jié)構(gòu)變化也很小，可防止海洋生物附著，有很好的防污效果。氟聚合物的生產(chǎn)和消費(fèi)主要集中在美國(guó)、日本和西歐國(guó)家，如美國(guó)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(jī)氟丙烯酸類聚合物。該類涂料的缺點(diǎn)是成本高，不易施工，涂膜過軟，易被破壞。