專利名稱：硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及海洋工程涂料，是一種硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在船舶、碼頭、平臺和其它海洋構(gòu)筑物的使用過程中，存在海洋生物的附著污損。 海洋生物附著污損主要發(fā)生在海上構(gòu)筑物的水下部分。吸附在船底，使航行阻力和燃料消耗增加，航行速率降低，嚴(yán)重影響船舶的機動性；吸附在平臺上，會影響到平臺的升降、拖航和平臺重量分布；吸附在海洋其它構(gòu)筑物表面，會加速鋼鐵和混凝土的腐蝕，影響海洋結(jié)構(gòu)物的安全使用。在海洋構(gòu)筑物表面涂覆低表面能防污涂料是減輕海洋生物附著污損的有效方法，能夠降低船舶航行能耗，減輕海上構(gòu)筑物的腐蝕損失。低表面能防污涂料是利用涂料的低表面能，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很容易脫落。防污性能是基于涂料表面的物理作用， 能起到長期的防污效果。低表面能防污涂料主要的缺點是防污涂層與底漆之間，防污涂層之間的層間附著力較差，容易發(fā)生剝落，從而使防污涂料的表面狀態(tài)發(fā)生改變；只能一次涂敷到規(guī)定膜厚， 難以進行補涂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無毒的用于海洋硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料。該涂料具備室溫固化、與底漆附著力好、表面能較低等優(yōu)點，能較好的減輕海洋生物附著污損， 并提供該防污涂料的制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案本發(fā)明的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，為雙組分涂料， 由A劑和B劑組成，其中A劑各組分重量份為100份硅氧烷環(huán)氧樹脂、50 100份低表面能填料、100 150份體積填料、5 20份顏料、1 5份聚甲基烷基硅氧烷(消泡劑)、1 5份聚醚改性有機硅(流平劑)、2 10份低表面能助劑、30 90份有機溶劑組成；B劑由硅烷偶聯(lián)劑組成；使用時100重量份的A劑與10 40份重量份的B劑混合均勻。所述的硅氧烷環(huán)氧樹脂為長鏈結(jié)構(gòu)，鏈的一端含有兩個或兩個以上的硅氧烷基，另一端為環(huán)氧基團，鏈中含有兩個以上羥基基團，分子式為CH2OCH (CH0HCH0HCH2) nSi (OR) 3 (η = 100 1000)。硅氧烷環(huán)氧樹脂為迪高公司生產(chǎn)的型號為SILIK0P0N EF的工業(yè)品，其特性為超高固體分，低VOC含量，具有很強的耐化學(xué)性，優(yōu)異的耐候性，低的表面能。所述的低表面能填料為聚四氟乙烯和納米二氧化硅中的一種或兩種；納米二氧化硅的平均粒徑為12nm。所述的體積填料為800目的高嶺土、沉淀硫酸鋇、800目的云母粉、500目的滑石粉和500目的石墨粉中的三種組合。
所述的顏料為鐵紅、碳黑中的一種。所述的低表面能助劑是UBYK-Silclean 3700改善表面易清洗性的表面助劑(工業(yè)品)特性能夠增加涂膜憎水和憎油性，提高底材潤濕、流平、滑度、耐水性和耐候性。 其羥基參與漆膜交聯(lián)，因此所得性能更長久。生產(chǎn)廠德國畢克化學(xué)公司。2、Dupont zonyl 8857A氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑(工業(yè)品)特性能夠提供抗結(jié)皮、易清潔表面，尤其是抗油污，加入涂料中能夠形成持久的抗油抗水表面。生產(chǎn)廠美國杜邦公司。3、BYK-340改善流平和底材潤濕性用表面助劑(工業(yè)品)特性該助劑能強烈降低涂料體系的表面張力。特別能改善底材潤濕且避免縮孔。生產(chǎn)廠德國畢克化學(xué)公司。所述的有機溶劑為二甲苯和正丁醇中一種或兩種。所述的硅烷偶聯(lián)劑的一端為硅氧烷基，另一端為氨基，分子式為KN(CH2) nSi (OCH3)3(η = 3 6)。硅烷偶聯(lián)劑為國產(chǎn)工業(yè)品，KH550硅烷偶聯(lián)劑，CAS號919-30_2。本發(fā)明的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料的制備方法在100份硅氧烷環(huán)氧樹脂中加入30 90份有機溶劑，高速攪拌均勻，控制混合溫度10 40°C，攪拌狀態(tài)下依次加入 1 5份消泡劑、1 5份流平劑、50 100份低表面能填料、100 150份體積填料、5 20 份顏料，高速攪拌0. 1 0. 5h后用砂磨機研磨0. 5 2h，最后加入2 10份低表面能助劑，高速攪拌0. 1 lh，制成A劑；硅烷偶聯(lián)劑作為B劑；使用時向100重量份的A劑加入 10 40份重量份的B劑，攪拌均勻，采用噴涂方法或刷涂方法噴涂或刷涂在金屬外表面。硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料一般是涂裝在防腐底漆之上的，很少能夠直接涂裝在鋼材表面，因此防污涂料與防腐底漆的層間附著力非常重要。由于海洋鋼結(jié)構(gòu)水下區(qū)防腐底漆一般為環(huán)氧類涂料，因此本發(fā)明的防污涂料與環(huán)氧底漆要有很好的附著力。本發(fā)明的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料采用硅氧烷環(huán)氧作為成膜樹脂，一方面利用樹脂中環(huán)氧基團提供與環(huán)氧底漆的高附著力，另一方面利用聚硅氧烷基團提供低表面能，通過添加低表面能助劑進一步降低表面能，最終達到減輕海洋生物附著的目的。本發(fā)明硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料的有益效果(1)采用硅氧烷環(huán)氧樹脂作為成膜樹脂的防污涂料，涂裝于環(huán)氧底漆上時硅氧烷環(huán)氧中含有的羥基等基團可以和環(huán)氧底漆中的羥基、環(huán)氧基等基團發(fā)生反應(yīng)，增加了防污面漆對底漆的附著力。(2)低表面能防污涂層表干后涂裝第二道防污漆時，頂層防污漆中的羥基等活性基團與下層防污漆中的環(huán)氧基、羥基等基團發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，保證了不同防污漆層間的附著力。
具體實施例方式實施例1 用于減輕海洋生物附著污損的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，由A劑和B劑組成，其中A劑按重量份計量，有100份硅氧烷環(huán)氧；100份聚四氟乙烯(低表面能填料)；40份沉淀硫酸鋇、40份800目的高嶺土和70份800目的云母粉(體積填料)；10 份鐵紅(顏料)；2份聚甲基烷基硅氧烷(消泡劑)；3份聚醚改性有機硅(流平劑)；4份 BYK-silclean 3700改善表面易清洗性的表面助劑、4份BH40改善流平和底材潤濕性用表面助劑和2份Dupont zonyl 8857A氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑(低表面能助劑)， Dupontzonyl 8857A氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑型號8875A ；30份二甲苯和20份正丁醇 (有機溶劑)的混合溶液；B劑是硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的一端為硅氧烷基，另一端為氨基，分子式為H2N(CH2)nSi (OCH3) 3 (n = 3 6)。使用時100重量份的A劑和15重量份的B 劑加以混合均勻。硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料的A劑制備在不銹鋼的料桶中，在硅氧烷環(huán)氧樹脂中加入有機溶劑，高速攪拌均勻，控制混合溫度30°C，攪拌狀態(tài)下依次加入消泡劑、流平劑、低表面能填料、體積填料、顏料，高速攪拌0. 5h后用砂磨機研磨1. 5h，最后加入低表面能助劑，高速攪拌Ih制成A劑。硅烷偶聯(lián)劑作為B劑。使用時向A劑加入B劑，攪拌均勻，采用噴涂方法或刷涂方法噴涂或刷涂在金屬外表面。實施例2 用于減輕海洋生物附著污損的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，由A劑和B劑組成，其中A劑按重量份計，有100份硅氧烷環(huán)氧樹脂；50份納米二氧化硅(低表面能填料)，納米二氧化硅的平均粒徑為12nm。40份沉淀硫酸鋇、40份800目的高嶺土和50 份800目的云母粉(體積填料)；10份鐵紅(顏料)；2份聚甲基烷基硅氧烷(消泡劑)；2 份聚醚改性有機硅(流平劑)；3份Bl-silclean 3700改善表面易清洗性的表面助劑和2 份BI-340改善流平和底材潤濕性用表面助劑(低表面能助劑)；30份二甲苯和20份正丁醇(有機溶劑)的混合溶液；B劑是硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的一端為硅氧烷基，另一端為氨基，鏈中含有兩個以上羥基基團，分子式為CH2OCH(CHOHCHOHCH2)nSi (OR)3(n = 100 1000)。使用時100重量份的A劑和25重量份的B劑加以混合均勻。實施例2中A劑的制備方法與實施例1的制備方法相同。實施例3 用于減輕海洋生物附著污損的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，由A劑和 B劑組成，其中A劑按重量份計，有100份硅氧烷環(huán)氧樹脂；80份聚四氟乙烯(低表面能填料)；40份沉淀硫酸鋇、10份800目的高嶺土和60份800目的云母粉(體積填料)；18份鐵紅(顏料)；3份聚甲基烷基硅氧烷(消泡劑)；2. 5份聚醚改性有機硅(流平劑)；3份 BYK-silclean 3700改善表面易清洗性的表面助劑和2份Dupont zonyl 8857A氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑(低表面能助劑)；30份二甲苯和30份正丁醇(有機溶劑)的混合溶液；B 劑是硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的一端為硅氧烷基，另一端為氨基，鏈中含有兩個以上羥基基團，分子式為 CH2OCH(CHOHCHOHCH2)nSi (OR)3 (n = 100 1000)。使用時 100 重量份的 A 劑和35重量份的B劑加以混合均勻。實施例3中，A劑的制備方法與實施例1的制備方法相同。實施例4 用于減輕海洋生物附著污損的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，由A劑和 B劑組成，其中A劑按重量份計，有100份硅氧烷環(huán)氧樹脂；40份聚四氟乙烯(低表面能填料)；60份納米二氧化硅(低表面能填料)，納米二氧化硅的平均粒徑為12nm。40份沉淀硫酸鋇、40份800目的高嶺土和70份800目的云母粉(體積填料)；8份鐵紅(顏料)；5份聚甲基烷基硅氧烷(消泡劑)；5份聚醚改性有機硅(流平劑)；5份Dupont zonyl 8857A氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑和4份Β (_340改善流平和底材潤濕性用表面助劑(低表面能助劑)，Dupont zonyl 8857A氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑型號8875A ;30份二甲苯和40份正丁醇(有機溶劑)的混合溶液；B劑是硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的一端為硅氧烷基，另一端為氨基，鏈中含有兩個以上羥基基團，分子式為CH2OCH(CHOHCHOHCH2)nSi (OR) 3 (n = 100 1000)。使用時100重量份的A劑和15重量份的B劑加以混合均勻。實施例4中，A劑的制備方法與實施例1的制備方法相同。實施例5 用于減輕海洋生物附著污損的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，由A劑和 B劑組成，其中A劑按重量份計，有100份硅氧烷環(huán)氧樹脂；70份聚四氟乙烯(低表面能填料)；30份納米二氧化硅(低表面能填料)，納米二氧化硅的平均粒徑為12nm。50份沉淀硫酸鋇、40份800目的高嶺土和40份500目的滑石粉(體積填料)；10份鐵紅(顏料)；4份聚甲基烷基硅氧烷(消泡劑)；1份聚醚改性有機硅(流平劑)；6份Dupont zonyl 8857A 氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑和2份Β (-340改善流平和底材潤濕性用表面助劑(低表面能助劑)，Dupont zonyl 8857A氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑型號8875A ;30份二甲苯和50份正丁醇(有機溶劑)的混合溶液；B劑是硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的一端為硅氧烷基，另一端為氨基，鏈中含有兩個以上羥基基團，分子式為CH2OCH(CHOHCHOHCH2)nSi (OR) 3 (n = 100 1000)。使用時100重量份的A劑和15重量份的B劑加以混合均勻。實施例5中，A劑的制備方法與實施例1的制備方法相同。實施例6 用于減輕海洋生物附著污損的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，由A劑和 B劑組成，其中A劑按重量份計，有100份硅氧烷環(huán)氧樹脂；70份聚四氟乙烯(低表面能填料)；30份納米二氧化硅(低表面能填料)，納米二氧化硅的平均粒徑為12nm。50份沉淀硫酸鋇、40份800目的高嶺土和40份500目的石墨粉(體積填料)；6份碳黑(顏料)；2份聚甲基烷基硅氧烷(消泡劑)；2份聚醚改性有機硅(流平劑)；7份Dupont zonyl 8857A 氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑和2份Β (-340改善流平和底材潤濕性用表面助劑(低表面能助劑)，Dupont zonyl 8857A氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑型號8875A ;20份二甲苯和20份正丁醇(有機溶劑)的混合溶液；B劑是硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的一端為硅氧烷基，另一端為氨基，鏈中含有兩個以上羥基基團，分子式為CH2OCH(CHOHCHOHCH2)nSi (OR) 3 (n = 100 1000)。使用時100重量份的A劑和15重量份的B劑加以混合均勻。實施例6中，A劑的制備方法與實施例1的制備方法相同。具體實施例中A劑各組分見下表。
權(quán)利要求
1.一種用于減輕海洋生物附著污損的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，其特征在于由 A劑和B劑組成，其中A劑各組分重量份為100份硅氧烷環(huán)氧樹脂、50 100份低表面能填料、100 150份體積填料、5 20份顏料、1 5份聚甲基烷基硅氧烷、1 5份聚醚改性有機硅、2 10份低表面能助劑、30 90份有機溶劑組成；B劑由硅烷偶聯(lián)劑組成；使用時100重量份的A劑與10 40份重量份的B劑混合均勻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料的制造方法，其特征是在100 份硅氧烷環(huán)氧樹脂中加入30 90份有機溶劑，高速攪拌均勻，控制混合溫度10 40°C，攪拌狀態(tài)下依次加入1 5份消泡劑、1 5份流平劑、50 100份低表面能填料、100 150 份體積填料、5 20份顏料，高速攪拌0. 1 0. 5h后用砂磨機研磨0. 5 池，最后加入2 10份低表面能助劑，高速攪拌0. 1 lh，制成A劑；硅烷偶聯(lián)劑作為B劑；使用時向100重量份的A劑加入10 40份重量份的B劑，攪拌均勻，采用噴涂方法或刷涂方法噴涂或刷涂在金屬外表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，其特征在于硅氧烷環(huán)氧樹脂為長鏈結(jié)構(gòu)，鏈的一端含有兩個或兩個以上的硅氧烷基，另一端為環(huán)氧基團，鏈中含有兩個以上羥基基團，分子式為 CH2OCH(CHOHCHOHCH2)nSi (OR)3(n = 100 1000)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，其特征在于低表面能填料是聚四氟乙烯和納米二氧化硅中的一種或兩種組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，其特征在于低表面能助劑由 BYK-silclean 3700改善表面易清洗性的表面助劑、Dupont zonyl 8857A氟素抗結(jié)皮與易潔性添加劑、BYK-340改善流平和底材潤濕性用表面助劑中一種、兩種或三種組成。
全文摘要
硅氧烷環(huán)氧低表面能防污涂料，應(yīng)用于海洋構(gòu)筑物表面防污。在硅氧烷環(huán)氧樹脂中，依次加入混合溶劑、消泡劑、流平劑、低表面能填料、體積填料、顏料、低表面能助劑制成A劑，由硅烷偶聯(lián)劑作為B劑，使用時將A劑和B劑混合后涂敷，固化后形成涂膜。該涂料具有較高的底漆-防污漆、防污漆-防污漆層間附著力和較低的表面能，是一種性能優(yōu)良的海洋防污涂料。
文檔編號C09D5/16GK102382547SQ20111019171
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者周冰, 張彥軍, 張盈盈, 解蓓蓓, 韓文禮 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團工程技術(shù)研究院, 中國石油集團海洋工程有限公司