[发明专利]机械化学法制备纳米氧化亚铜防污新材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料，具体涉及以机械化学球磨法制备纳米氧化亚铜防污新材料，采用特定的分散和稳定技术而得到性能稳定的纳米氧化亚铜防污新材料。

背景技术

广袤的海洋为人类带来了丰富的自然资源，然而在人类开发海洋资源的过程中遇到了生物污损的重大难题，海洋生物在船体上附着生长会增加船舶的重量和船底表面的粗糙度，产生船舶航行时的阻力，消耗更多的燃料，损害动力机械，缩短坞修时间间隔以及缩短船舶的使用寿命，从而带来巨大的经济损失。

迄今为止，防止海洋生物污损行之有效和普遍采用的方法是涂刷防污涂料。防污涂料主要由树脂、防污剂、颜填料和助剂等所组成，其中起决定作用的是防污剂。Cu₂O 是使用历史最悠久的防污剂之一，具有安全、价廉等优点。氧化亚铜在海水中会发生分解产生铜离子，而溶解于海水中的铜离子能使生物赖以生存的主酶失去活性或直接使生物的细胞蛋白质变成金属蛋白质沉淀物，使生物组织发生变化而死亡。氧化亚铜对海洋生物的杀灭效果除了取决于本身性质外，还与其在涂膜中的渗出率（AP）、单位时间内在单位面积上释放出的毒料重量（μg·cm^-2·d^-1）有关，而渗出率取决于涂膜树脂和颜填料这两个因素。氧化亚铜作为防污剂渗出率至少应在10~15 μ·cm^-2·d^-1。一般认为铜的临界渗出率为10 μg·cm^-2·d^-1 时对藤壶有效；10~20 μ·cm^-2·d^-1 时对水螅、水母有效；20~50 μg·cm^-2·d^-1 时对藻类有效；40 μg·cm^-2·d^-1 时对细菌粘膜有效。19 世纪40 年代，氧化亚铜首先被应用于基料可溶型防污涂料中。这种防污涂料通常以松香等可溶性树脂为基料，氧化亚铜以20％的浓度分散在树脂中，随树脂溶解而溶解，然而其基料性能脆弱，易在海水中消散，故期效不长（一般为2 年）。在可溶型防污涂料之后，各涂料公司又相继推出了铜含量高的基料不溶型防污涂料，此类涂料中氧化亚铜是透过树脂涂层表面向外扩散达到杀灭目的。这种涂料也存在一个问题，当氧化亚铜在海水中不断渗出溶解时，留下涂层表面残存的类似蜂窝状结构的空孔树脂，而此空孔树脂在水下可产生微涡流现象，从而堵塞了氧化亚铜的进一步渗出而过早失效。为了克服这一缺点往往在此类不活性的树脂中加少量可溶于水的成分，如松香。以氧化亚铜为防污剂的基料可溶型和基料不溶型防污涂料有一个共同的缺点：防污期效不长，而且这些防污涂料在漆膜强度方面也存在很多问题，而且含有氧化亚铜的防污涂料虽然能有效防除大型生物污损，却难以去除微生物的少量污损。氧化亚铜是一种应用历史悠久的防污剂，具有低毒、价廉等优点，同时存在易沉降、释放速率不稳定等缺点。

20世纪末，纳米材料登上新型材料的舞台，以其小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，在磁性、催化性、光吸收、热阻和熔点等方面显示出常规材料无可比拟的优越性能。基于此，纳米氧化亚铜可改善与防污涂料中其他组分的相容性，使防污涂料稳定有效地释放防污剂，并可合理使用和减少防污涂料中防污剂的用量。

发明内容

本发明的目的是，针对传统的氧化亚铜存在的问题，结合纳米、复合材料的特性，以氧化亚铜粉末为原料经过机械化学球磨、分散和稳定等处理而制得性能稳定的纳米氧化亚铜。

1、机械化学法制备纳米氧化亚铜防污新材料的方法 ，所述的原料组成按重量份数计为：

氧化亚铜                 40—50份

热塑性丙烯酸树脂         10—25份

      分散剂                   1—3份

      消泡剂                   0.1—0.3份 

      偶联剂                  0.2－1份

      醋酸丁酯                 25—40 份