本發(fā)明屬于核電領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

大型濱海電廠的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)多采用海水直流冷卻工藝，即抽取海水作為冷卻水，這種方法使得大量的海洋污損生物，如藻類、甲殼類生物等隨海水進(jìn)入輸水隧道和冷卻系統(tǒng)并附著繁殖，會(huì)造成管路流阻增大、腐蝕加重，機(jī)組換熱效率降低，甚至污損生物堵塞管路和格柵，進(jìn)而造成機(jī)組停產(chǎn)、停機(jī)，嚴(yán)重影響電廠的安全運(yùn)行。另外，海生物污損附著在輸水隧道壁面，造成水流摩擦阻力增加，流量減小，能耗增加。因此，對(duì)濱海電廠冷卻水隧道內(nèi)海生物污損進(jìn)行有效的防控，是確保電廠的正常安全運(yùn)行的必要條件。

目前，國內(nèi)外防治冷卻水系統(tǒng)海生物污染的方法主要有兩類：

(1)化學(xué)控制，通常采用電解海水制氯和投加殺生劑的手段。此類方法存在成本高、能耗大、破壞海洋生態(tài)環(huán)境、殺生品種單一效果差、海生物耐藥等問題。

(2)刷涂防污涂層。采用的傳統(tǒng)防污涂料存在期效短、廣譜性差、有毒防污劑滲出嚴(yán)重等問題。近年來，國外油漆廠商推出一系列環(huán)境友好型船舶防污涂料，其中尤以低表面能防污涂料和無錫自拋光材料最為引人注目。

低表面能防污涂料多是以有機(jī)氟、有機(jī)硅等低表面能聚合物為基料并復(fù)配以防污劑制備而來。但是低表面能防污涂料效果只有在較高航速下(＞55km/h)防污效果才明顯，而低航速下防污效果一般，污損生物一旦附著生長(zhǎng)將很難除去，清理過程可能會(huì)破壞漆膜，一旦損壞，防污減阻性能就將大大降低。很明顯濱海電廠輸水隧道(～11km/h)并不能達(dá)到上述流速。因此，目前商品化的低表面能防污涂料并不適用于輸水隧道的減阻與污損防治。無錫自拋光材料的防污效果好，但是廣譜性且減阻性能差。

有鑒于此，確有必要提供一種低流速防污效果好、具有廣譜防污性能和優(yōu)異減阻性能的濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低流速防污效果好、具有廣譜防污性能和優(yōu)異減阻性能的濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料，其包含：30-60wt％含氟自拋光丙烯酸樹脂、1-5wt％木焦油、10-25wt％復(fù)合防污劑、5-15wt％顏填料、1-3wt％助劑和10-30wt％有機(jī)溶劑，所述含氟自拋光丙烯酸樹脂的結(jié)構(gòu)式為：

其中，r1為h或ch3，r2為碳數(shù)為1～4的烷基，m為cu或zn，a為一元有機(jī)酸基，m、p、x、y為1～15的整數(shù)。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的一種改進(jìn)，所述復(fù)合防污劑包含氧化亞銅、吡啶硫酮銅和代森鋅，氧化亞銅、吡啶硫酮銅和代森鋅的質(zhì)量比為6:1:1～12:1:1。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的一種改進(jìn)，所述顏填料為氧化鐵紅、氧化鋅、二氧化鈦、二氧化硅、沉淀硫酸鋇中的至少兩種。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的一種改進(jìn)，所述有機(jī)溶劑為二甲苯、乙二醇單甲醚和n,n-二甲基甲酰胺質(zhì)量比為1:1:1～2:2:1的混合溶液。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的一種改進(jìn)，所述助劑為潤(rùn)濕分散劑、流平劑、消泡劑和防沉劑質(zhì)量比為2:1:1:2～3:1:1:4的混合物。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的一種改進(jìn)，所述潤(rùn)濕分散劑為德國畢克公司的byk系列103、104、161、163中至少一種。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的一種改進(jìn)，所述消泡劑為德國畢克公司的byk系列051、052、066中的一種或兩種。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的一種改進(jìn)，所述流平劑為德國畢克公司的byk300。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的一種改進(jìn)，所述防沉劑為德國畢克公司的byk410、byk405、有機(jī)膨潤(rùn)土、滑石粉中的至少一種。

本發(fā)明還提供了一種濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的制備方法，其包括以下步驟：

1)含氟自拋光丙烯酸樹脂的制備：

將甜菜堿型兩性離子單體、丙烯酸氟單體、丙烯酸酯單體、丙烯酸在惰性氣氛下加入到有機(jī)溶劑中，并在引發(fā)劑存在下進(jìn)行自由基共聚，得到含氟丙烯酸樹脂預(yù)聚物，將含氟丙烯酸樹脂預(yù)聚物與氫氧化鋅或氫氧化銅和一元有機(jī)酸的混合物反應(yīng)即得含氟自拋光丙烯酸樹脂；

2)減阻防污涂料的制備：

將含氟自拋光丙烯酸樹脂、有機(jī)溶劑、木焦油加入分散缸中充分分散后，依次加入助劑、復(fù)合防污劑、顏填料，并進(jìn)行高速分散，隨后球磨6～10小時(shí)至涂料細(xì)度小于40μm，得減阻防污涂料。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的制備方法的一種改進(jìn)，所述有機(jī)溶劑為二甲苯、乙二醇單甲醚和n,n-二甲基甲酰胺質(zhì)量比為1:1:1～2:2:1的混合溶液。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的制備方法的一種改進(jìn)，所述甜菜堿型兩性離子單體為3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]銨]丙烷-1-磺酸內(nèi)鹽。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的制備方法的一種改進(jìn)，所述丙烯酸氟單體為丙烯酸十三氟辛酯、丙烯酸八氟戊酯中至少一種。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的制備方法的一種改進(jìn)，所述丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的混合物。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的制備方法的一種改進(jìn)，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，其用量為甜菜堿型兩性離子單體、丙烯酸酯單體、和丙烯酸總質(zhì)量的1～3％。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的制備方法的一種改進(jìn)，所述氫氧化鋅或氫氧化銅、一元有機(jī)酸和丙烯酸的摩爾比為1:1:1。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的制備方法的一種改進(jìn)，所述一元有機(jī)酸為苯甲酸。

作為本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料的制備方法的一種改進(jìn)，所述甜菜堿型兩性離子單體、丙烯酸氟單體、丙烯酸、甲基丙稀酸甲酯、丙烯酸丁酯的摩爾比為1:1:4:8:1～1:1:6:12:3。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料及其制備方法具有以下有益技術(shù)效果：

將低表面能特性與丙烯酸鋅/銅自拋光特性有效結(jié)合，使涂料兼具良好減阻效果和防污性能，同時(shí)引入甜菜堿型功能兩性離子樹脂有效避免或減緩綠藻、硅藻孢子在基底粘附形成微生物粘膜，起到防污和污損釋放的協(xié)同效果，而且不含國際禁用的有機(jī)錫(tbt)毒料，具有環(huán)境友好、防污作用持久、成本低廉、施工方便的特點(diǎn)，可廣泛推廣應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案及其技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。

實(shí)施例

首先對(duì)各實(shí)施例所使用的含氟自拋光丙烯酸樹脂的制備過程進(jìn)行說明。

含氟自拋光丙烯酸樹脂的制備：將10克二甲苯、10克乙二醇單甲醚與10克n,n-二甲基甲酰胺混合溶劑加入到反應(yīng)瓶中，將22克甲基丙烯酸甲酯，5.1克丙烯酸丁酯、7.2克丙烯酸、8.4克丙烯酸十三氟辛酯、5.6克3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]銨]丙烷-1-磺酸內(nèi)鹽、1.0克偶氮二異丁腈與15克二甲苯、15克乙二醇單甲醚與10克n,n-二甲基甲酰胺混合得到混合溶液，在90℃氮?dú)獯祾呦聦⑸鲜龌旌先芤旱渭拥椒磻?yīng)瓶中，控制在1.5小時(shí)內(nèi)滴完并保溫2小時(shí)，隨后再加入9.9克氫氧化鋅和12.2克苯甲酸，升溫至110℃后保溫2小時(shí)至溶液澄清，即得含氟自拋光丙烯酸樹脂，其結(jié)構(gòu)式為：

實(shí)施例1

稱取上述制備的含氟自拋光丙烯酸樹脂、木焦油、復(fù)合防污劑、顏填料、助劑和有機(jī)溶劑，各組分的質(zhì)量以及組成如表1所示。將含氟自拋光丙烯酸樹脂、木焦油和有機(jī)溶劑加入到分散缸中，充分分散10min，再依次加入助劑(byk1630.8克、byk0520.4克、byk3000.4克和有機(jī)膨潤(rùn)土1克)、復(fù)合防污劑(氧化亞銅20.4克、吡啶硫酮銅2克和代森鋅2克)和顏填料(氧化鐵紅6克、氧化鋅4.5克和二氧化硅1.5克)，攪拌均勻并分散10min，之后球磨6小時(shí)，檢查細(xì)度并直至細(xì)度小于40μm，停止球磨，即得實(shí)施例1的減阻防污涂料。

表1

實(shí)施例2

稱取上述制備的含氟自拋光丙烯酸樹脂、木焦油、復(fù)合防污劑、顏填料、助劑和有機(jī)溶劑，各組分的質(zhì)量以及組成如表2所示。將含氟自拋光丙烯酸樹脂、木焦油和有機(jī)溶劑加入到分散缸中，充分分散10min，再依次加入助劑(byk1030.8克、byk0510.4克、byk3000.4克和滑石粉1克)、復(fù)合防污劑(氧化亞銅24克、吡啶硫酮銅3克和代森鋅3克)和顏填料(氧化鐵紅4克、氧化鋅2.4克和二氧化鈦1克)，然后進(jìn)行攪拌并分散10min，之后球磨8小時(shí)，檢查細(xì)度并直至細(xì)度小于40μm，停止球磨，即得實(shí)施例2的減阻防污涂料。

表2

實(shí)施例3

稱取上述制備的含氟自拋光丙烯酸樹脂、木焦油、復(fù)合防污劑、顏填料、助劑和有機(jī)溶劑，各組分的質(zhì)量以及組成如表3所示。將含氟自拋光丙烯酸樹脂、木焦油和有機(jī)溶劑加入到分散缸中，充分分散10min，再依次加入助劑(byk1630.61克、byk0520.31克、byk3000.31克和有機(jī)膨潤(rùn)土0.77克)、復(fù)合防污劑(氧化亞銅14克、吡啶硫酮銅2克和代森鋅2克)和顏填料(氧化鐵紅8克、氧化鋅5.5克和沉淀硫酸鋇1.5克)，然后進(jìn)行攪拌并分散10min，之后球磨6小時(shí)，檢查細(xì)度并直至細(xì)度小于40μm，停止球磨，即得實(shí)施例3的減阻防污涂料。

表3

實(shí)施例4

稱取上述制備的含氟自拋光丙烯酸樹脂、木焦油、復(fù)合防污劑、顏填料、助劑和有機(jī)溶劑，各組分的質(zhì)量以及組成如表4所示。將含氟自拋光丙烯酸樹脂、木焦油和有機(jī)溶劑加入到分散缸中，充分分散10min，再依次加入助劑(byk1630.4克、byk0520.1克、byk0660.1克、byk3000.2克、byk4100.2克和有機(jī)膨潤(rùn)土0.3克)、復(fù)合防污劑(氧化亞銅9克、吡啶硫酮銅1克和代森鋅1克)和顏填料(氧化鐵紅3克、氧化鋅1.5克和沉淀硫酸鋇0.5克)，然后進(jìn)行攪拌并分散10min，之后球磨10小時(shí)，檢查細(xì)度并直至細(xì)度小于40μm，停止球磨，即得實(shí)施例4的減阻防污涂料。

表4

實(shí)施例5

稱取上述制備的含氟自拋光丙烯酸樹脂、木焦油、復(fù)合防污劑、顏填料、助劑和有機(jī)溶劑，各組分的質(zhì)量以及組成如表5所示。將含氟自拋光丙烯酸樹脂、木焦油和有機(jī)溶劑加入到分散缸中，充分分散10min，再依次加入助劑(byk1630.93克、byk0520.46克、byk3000.46克和有機(jī)膨潤(rùn)土1.15克)、復(fù)合防污劑(氧化亞銅17克、吡啶硫酮銅1.5克和代森鋅1.5克)和顏填料(氧化鐵紅5克、氧化鋅3.5克和沉淀硫酸鋇1.5克)，然后進(jìn)行攪拌并分散10min，之后球磨9小時(shí)，檢查細(xì)度并直至細(xì)度小于40μm，停止球磨，即得實(shí)施例5的減阻防污涂料。

表5

性能測(cè)試

在低碳鋼板(低碳鋼板的尺寸為150×250×1.5mm)上涂覆防腐底漆，防腐底漆干膜厚度為200μm左右，再將實(shí)施例1至實(shí)施例5制得的減阻防污涂料，通過噴涂或刷涂的方式涂覆于有防腐底漆的低碳鋼板上，減阻防污涂層的厚度控制在100～200μm，即得實(shí)施例1至實(shí)施例5的減阻防污樣板。

在同樣尺寸規(guī)格的低碳鋼板上涂覆防腐底漆，防腐底漆干膜厚度為200μm左右，即得空白樣板。

1)海上掛板動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

將上述減阻防污樣板在室溫充分干燥。將空白樣板和實(shí)施例1至實(shí)施例5的減阻防污樣板置于海下1.5米深處進(jìn)行海上掛板動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。選擇一年中4月至8月(海生物生長(zhǎng)旺季)期間進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)間為100天，期間于40天和100天時(shí)取出觀察并記錄結(jié)果后迅速放回海水中繼續(xù)試驗(yàn)。

2)減阻效率測(cè)試

將上述減阻防污樣板在室溫充分干燥。采用hakkers6000旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)空白樣板和實(shí)施例1至實(shí)施例5的減阻防污樣板進(jìn)行減阻效率測(cè)試。

表6

性能測(cè)試結(jié)果如表6所示。海上掛板動(dòng)態(tài)試驗(yàn)表明，在淺海掛板40天時(shí)，空白樣板的污損生物附著面積為50％，而采用實(shí)施例1至實(shí)施例5制得的減阻防污涂料的減阻防污樣板的污損生物附著面積均為0％；在淺海掛板100天后，空白樣板的污損生物附著面積已達(dá)100％，而采用實(shí)施例1至實(shí)施例5制得的減阻防污涂料的減阻防污樣板的污損生物附著面積均在5％以下，樣板表面只有很少量大型海洋污損生物附著，而且漆膜完好、無起泡和脫落，因此本發(fā)明濱海電廠輸水隧道用減阻防污涂料具有良好的防污和污損釋放效果。

減阻效率測(cè)試表明，空白樣板沒有任何減阻效果，采用實(shí)施例1至實(shí)施例5制得的減阻防污涂料的減阻防污樣板的減阻效率均在5-10％的范圍內(nèi)，具有良好的減阻效果，非常適用于具有一定水流速狀態(tài)下的濱海電廠輸水隧洞表面防護(hù)。

結(jié)合以上對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述可以看出，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有以下有益技術(shù)效果：

將低表面能特性與丙烯酸鋅自拋光特性有效結(jié)合，使涂料兼具良好減阻效果和防污性能，同時(shí)引入甜菜堿型功能兩性離子樹脂有效避免或減緩綠藻、硅藻孢子在基底粘附形成微生物粘膜，起到防污和污損釋放的協(xié)同效果，而且不含國際禁用的有機(jī)錫(tbt)毒料，具有環(huán)境友好、防污作用持久、成本低廉、施工方便的特點(diǎn)，可廣泛推廣應(yīng)用。

根據(jù)上述原理，本發(fā)明還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼耍景l(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。