[发明专利]纳米增强无过渡层有机硅低表面能防污涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于防污涂料、水下涂料技术领域，特别涉及纳米增强无过渡层有机硅低表面能防污涂料及其制备方法。

背景技术

海洋生物的污损问题一直限制着人们对海洋资源的开发利用，各种海生物的附着会引起船舶航行阻力增大，燃料消耗量增加，海生物的代谢产物对船只造成腐蚀，会增加船舶的维修费用，降低船只的在航率，海生物还会堵塞海底各种管路、阀门和养殖网箱的网眼，造成的经济损失难以估算。为了实现对海洋生物的防除，涂装防污涂料是解决污损问题唯一得到广泛应用的既经济又高效的重要途径。然而，目前使用的许多防污涂料，其所含可释放的防污毒剂(如有机锡、氧化亚铜)会造成海水水体污染，引发生物变异，危及海洋食物链，对海洋生态平衡以及人类健康具有潜在危害。因此，国际海事组织(IMO)第21届会议决定，2008年1月1日之后将彻底禁止使用含有机锡的防污涂料。针对这种情况，开发无锡、无毒的环保防污涂料成为防污涂料的发展方向。

低表面能防污涂料又称污损物脱落型防污涂料，依靠涂层具有低的表面能，不仅能减少和阻止各种海生物的附着，而且对环境友好、无毒害，又能显著降低水的粘性摩擦阻力，是一种最有发展前景的船舶无毒防污减阻涂层材料，受到了国内外的广泛关注。据国际涂料公司测算，采用低表面能防污涂料与采用传统毒料释放型防污涂料相比，船舶需要涂装的防污涂料体积可以减少80％，VOC有害挥发性气体排放减少90％，毒料减少100％，船舶燃油消耗和温室气体(等效的CO₂)排放减少4-9％。低表面能防污涂料的研发主要涉及有机硅和含氟聚合物两类。有机硅防污涂料经历了从有机硅橡胶到改性线型聚硅氧烷的研发过程，大量的研究表明，尽管防污效果不佳，但是有机硅防污涂料显示出比氟碳防污涂料更好的污损生物脱除效果。国际知名涂料公司相继投入重金开发以聚二甲基硅氧烷为基料的低表面能防污涂料，至今只有少数厂商有产品推向市场。虽然低表面能防污涂料仍然处于研究开发阶段，但是低表面能防污涂料的应用正在不断扩大，已呈现出逐步替代自抛光防污涂料的趋势，代表了防污涂料的发展方向。

虽然已经有一些低表面能防污涂料进入市场，用于高速船舶防污。但实船应用表明，由于船舶停航时间较长，海生物还是能够大量附着于船底，需定期清理,附着物一旦长大将很难除去，因而使其应用范围受到一定的限制。此外，低表面能防污涂料还存在如下未能很好解决的技术难题：

(1)现有的低表面能防污涂料与基材和船体常用的环氧底漆附着力差，不能直接涂装在环氧底漆上，需要特殊的中间过渡层，涂层体系复杂，对涂装施工环境和条件要求苛刻，施工难度较大，增加了施工的复杂性及成本。

(2)对低速船舶和在航率低的船舶而言，其防污性不足，易于产生海生物附着污损，需要定期清除附着生物。仅适用于部分高在航率和高速船舶。

(3)涂层强度低，易擦伤、划伤或脱落，并且重涂性差，一旦破损，难以修复。

发明内容

针对国内外对环境友好船舶防污减阻涂料的迫切需求、低表面能防污涂料存在的强度低、附着力差、施工复杂困难等问题，本发明提供一种不需要中间过渡层、可直接涂装在基材和底漆上的新型纳米增强无过渡层有机硅低表面能防污涂料，该涂料强度高、附着力高、易于施工、重涂性好等优点，可以应用于各种船舶、海洋石油平台、海洋结构物与设施、海产养殖网具等，至今，国内外尚未见相关技术专利报道。

本发明的技术方案是：纳米增强无过渡层有机硅低表面能防污涂料，所述涂料按重量份包括10～20份的甲组份、2～10份的乙组份和0.1～2份的丙组分；

甲组份按重量份包括：

纳米预分散浆料      25.0～50.0份；

硅油                0.5～5.0份；

乙组份按重量份包括：

交联固化剂          3.0～50.0份；

硅烷偶联剂          1.0～10.0份；

丙组份按重量份包括：

催化剂              0.1～3.0份；

所述纳米预分散浆料为纳米粉体、气相二氧化硅按如下重量份分散在聚硅氧烷树脂中：纳米粉体的粒径没有特别限定，优选粒径范围10-100nm，更优选为10-50nm。

纳米粉体            0.0～3份；

气相二氧化硅        2～10份；

聚硅氧烷树脂        75.0～90.0份；

本发明所述气相二氧化硅是由气相法生产的纳米二氧化硅，粒径一般为7～40纳米。