[發明專利]基于雙親性溶膠的防污涂層材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510316830.X
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104927638B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 孫小英;商丹;杭建忠;施利毅;陳亮;金鹿江;翁斌;程章
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D183/12;C09D7/61;C09D7/63
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種基于雙親性溶膠的防污涂層材料。

背景技術

微生物污損是生物醫學、海洋工程、食品包裝等領域存在的主要問題。例如，海洋污損生物附著在水下結構（特別是船殼）表面會造成表面摩擦阻力增大，降低船速，增加燃料消耗，造成巨大經濟損失。統計表明，船舶的船殼海洋生物污損率僅為5%時，船舶航行受到的阻力相當于沒有污損的船舶所受阻力的2倍，燃料消耗增加了10%，甚至增長40%。因此，必須采取適當的措施防止海洋生物的附著，其中最有效防護措施就是在船殼表面涂覆耐腐蝕性和防生物污損性強的專用防污涂料。

在過去幾十年中，有機錫防污涂料曾被大量使用。然而，有機錫在水中穩定存在且會積累，可引起一些生物體畸形，還有可能進入食物鏈，成為影響人類健康和生態的安全隱患。20世紀90年代開始，各研究機構和各大海洋涂料公司開始關注無錫自拋光樹脂的合成及其涂料的制備。目前，在市場上占主導地位的防污涂料是含有氧化亞銅防污劑(毒性是TBT的1/40-1/50)的防污涂料。但由于銅元素也會在海洋中特別是海港中大量積聚，導致海藻的大量死亡，并對以藻類為食物的魚類造成危害，破壞生態環境。這類防污涂料也將逐漸被淘汰。特別是國際海事組織海洋環境保護委員會(IMO-MEPC)提出2008年全面禁止在防污涂料中使用有機錫以來，環境友好型船舶防污涂料的開發研制已經在全球范圍內蓬勃展開起來。

環境友好型的防污涂料研究思路主要包括：利用生物難以在酸性或堿性環境中附著的特點，制備如硅酸鹽防污涂料產生穩定的高堿性環境；尋找合適的天然防污劑以及人工合成替代的防污劑，在不破壞環境的前提下防止生物附著；制備以低表面能樹脂為基體的防污涂料，增加生物附著的難度；將導電高分子用于形成電解防污涂料，構建生物難以附著的輻射或電場環境；制備以雙親性共聚物為基體樹脂的防污涂料，利用共聚物結構上的親水性鏈段（主要是聚乙二醇（PEG））抑制蛋白吸附，減少生物附著。盡管這些方法各有優勢。但目前而言都面臨著防污期效較短的共同缺陷。此外，它們還具有合成技術和篩選難度大、工序復雜，對抗生物附著有選擇性，物理和化學穩定性差等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于雙親性溶膠的防污涂層材料。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于雙親性溶膠的防污涂層材料，其特征在于該涂層材料的組分及重量百分含量為：

雙親性溶膠20~70%，

樹脂0~50%，

顏填料0.5~50%，

交聯劑0~10%，

催化劑0~5%，

助劑0.5~3%，

溶劑余量；

所述的雙親性溶膠是由前驅物和硅烷偶聯劑按1:1~3的摩爾比，在催化量為前驅物和硅烷偶聯劑總物質的量的0.002~0.03倍的水解催化劑的存在下，在0~100℃、反應1~48小時后制成；所述的前驅物為硅酸酯、鹵代硅烷、鹵化硅、鈦酸酯、鈦醇鹽、鹵化鈦、鹵化鋯、鋯酸酯、鋯醇鹽、鹵化鋁、鋁酸酯中的一種或幾種；所述的硅烷偶聯劑由A類硅烷偶聯劑和B類硅烷偶聯劑組成，其摩爾比為1:4~30；所述的A類硅烷偶聯劑主要為含聚乙二醇鏈段的硅氧烷中的至少一種；所述的B類硅烷偶聯劑為碳鏈長度為1~18的直鏈、支鏈、環狀烷烴基硅氧烷，氟代烷基硅氧烷， 3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-巰丙基三乙氧基硅烷，苯基烷氧基硅烷中的至少一種；所述的水解催化劑為無機酸或有機酸中的至少一種。

所述的樹脂為有機硅樹脂、有機氟樹脂和有機氟-硅樹脂中的至少一種；

所述的交聯劑為正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、鈦酸四乙酯、鈦酸四丁酯和硅烷偶聯劑中的至少一種；

所述的催化劑為有機錫類催化劑中的至少一種；

所述的助劑包括流平劑、消泡劑、分散劑和防腐劑，每一類至少一種。

上述的雙親性溶膠中還添加有納米溶膠，其用量為前驅物質量的0.2~2倍。

上述的納米溶膠為氧化鋯溶膠、二氧化硅溶膠、二氧化鈦溶膠、氧化鋁溶膠、Si-Al溶膠、Si-Zr溶膠和Si-Ti溶膠中的至少一種。

上述的顏填料為二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、三氧化二鐵中的至少一種。

將上述原料放入高速分散機，以300～1500 r/min的速度分散30-60 min；再進研磨60-240 min；完畢后制得涂料，裝入防潮密封的容器中，進行包裝。