[發明專利]用于船舶的納米復合水性長效防腐涂料制備方法

有效

• 申請號: 201510426564.6
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN105062355B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 楊輝;吳春春;張玲潔;沈濤;闕永生;沈志成
• 申請（專利權）人: 浙江大學自貢創新中心
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D5/08
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明涉及防腐涂層制備技術，特別涉及用于船殼防腐、易清潔無機涂層制備方法。

背景技術

船舶用防腐涂料尤其是船殼用防腐涂料對涂層的耐腐蝕性能要求很高，目前普遍使用的防腐涂料主要為有機水性涂料，包括水性丙烯酸酯、水性聚氨酯、水性環氧樹脂等，已大量應用于汽車制造、建筑外墻，鐵路機車、交通橋梁等領域，起到好的防腐效果。但有機類水性防腐涂層吸水性強，會產生溶脹現象，導致涂層開裂，故在海洋工程應用方面存在施工厚度大(幾百微米)、使用壽命短等問題。

另一方面，船體常年處于海洋易污染、破壞性大氣中，涂層受紫外線及風雪雨霧等惡劣氣候影響顯著，船體漆膜的維護費用很高。

針對上述問題，本發明以納米二氧化硅和金紅石型納米二氧化鈦為納米相，以多組分硅烷共聚物為成膜物質，通過溶膠凝膠納米復合制備耐候性能優良，防腐性高，具有長效防腐的納米復合涂料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種用于船舶的納米復合水性長效防腐涂料制備方法。

本發明提供了一種用于船舶的納米復合水性長效防腐涂料制備方法，包括如下步驟：

(1)在500r/min的攪拌條件下，將1摩爾正硅酸甲酯中加入2摩爾的氨氣的飽和醇溶液，然后加入水，并使水與硅元素的摩爾比為6～10∶1；在60℃下反應8h后，陳化24h，加入10摩爾去離子水攪拌均勻，再經旋轉蒸發去掉混合溶劑的50％質量，獲得粒子型納米二氧化硅溶膠；

(2)在500r/min的攪拌速率和55℃反應溫度下，將4摩爾硝酸加入1摩爾去離子水中混合均勻，然后加入0.05摩爾鈦酸丁酯，反應4小時后，室溫下密閉陳化6～10小時，得到金紅石型納米二氧化鈦溶膠；

(3)在300r/min的攪拌速度下，向步驟(1)的二氧化硅溶膠中加入1摩爾乙烯基三乙氧基硅烷，在40～45℃下反應8h，得到乙烯基改性二氧化硅溶膠；

(4)在300r/min的攪拌速度下，向步驟(2)的二氧化鈦溶膠中加入0.05摩爾乙烯基三乙氧基硅烷，在40℃下反應8h，得到乙烯基改性二氧化鈦溶膠，在室溫下敞口揮發掉溶劑的60％質量，得到濃縮的乙烯基改性二氧化鈦溶膠；

(5)在300r/min的攪拌條件下，將步驟(3)制備的乙烯基改性二氧化硅溶膠與步驟(4)制備的濃縮的乙烯基改性二氧化鈦溶膠混合后，向混合溶膠中加入硝酸調節pH值，使其pH值保持在1～3；再攪拌0.5h后，將3～5摩爾乙烯基三乙氧基硅烷逐滴加入上述混合溶膠中，在30℃下反應6h后，制得納米復合預聚體；

(6)向步驟(5)反應產物納米復合預聚體中加入過硫酸鉀作為引發劑，過硫酸鉀占乙烯基三乙氧基硅烷質量的0.4～0.6％；在70℃下保溫4h，得到納米復合水性長效防腐涂料。

本發明中，步驟(1)所述氨氣的飽和醇溶液中，所使用的醇溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇其中一種或其中幾種的組合。

本發明中，步驟(1)中的納米二氧化硅溶膠顆粒平均粒徑為3～5nm。

本發明中，步驟(2)中的納米二氧化鈦溶膠顆粒平均粒徑為150～200nm。

與現有制備技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明采用自制的經表面改性的高濃度小顆粒納米二氧化硅與亞微米的金紅石型二氧化鈦溶膠配合作為納米增強劑，通過乙烯基的縮聚和硅氧硅鍵合形成耐久性高的成膜物，小顆粒納米二氧化硅改性劑大幅提高了涂層的耐腐蝕性能。另一方面，納米二氧化硅與亞微米級金紅石型二氧化鈦可吸收紫外光輻射，使涂層耐候性大幅增強。涂層在船舶基材表面僅需幾十微米即可獲得很好的耐腐蝕性能。

具體實施方式

以下通過實例進一步對本發明進行描述。

本發明中，用于船舶的納米復合水性長效防腐涂料制備方法包括如下步驟：

(1)在500r/min的攪拌條件下，將1摩爾正硅酸甲酯中加入2摩爾的氨氣的飽和醇溶液，然后加入水，并使水與硅元素的摩爾比為6～10∶1；在60℃下反應8h后，陳化24h，加入10摩爾去離子水攪拌均勻，再經旋轉蒸發去掉混合溶劑的50％質量，獲得粒子型納米二氧化硅溶膠；

(2)在500r/min的攪拌速率和55℃反應溫度下，將4摩爾硝酸加入1摩爾去離子水中混合均勻，然后加入0.05摩爾鈦酸丁酯，反應4小時后，室溫下密閉陳化6～10小時，得到金紅石型納米二氧化鈦溶膠；