本發(fā)明屬于船舶涂料，具體涉及一種防附著的船舶涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海洋運(yùn)輸成為目前國(guó)際物流的主要運(yùn)輸方式。船舶作為海洋運(yùn)輸必不可少的承載設(shè)備，其安全保養(yǎng)越來(lái)越受重視。在海洋運(yùn)輸中，海洋生物體系中含有超過(guò)18000種附著動(dòng)物，600種附著植物。這些附著生物能夠浮游在海洋中，在發(fā)育到一定程度后附著在船底上。附著后的船舶增加了自身重量，增加航行阻力，降低了航速，燃料耗用量上升，增加機(jī)械磨損，對(duì)船舶的保養(yǎng)次數(shù)與保養(yǎng)時(shí)間形成影響，降低使用壽命，特別是海洋生物的附著還破壞環(huán)氧漆膜，配合海洋的鹽環(huán)境，加快鋼板的腐蝕。因此，在船舶上涂覆涂料來(lái)防止海洋生物的附著是最為經(jīng)濟(jì)且有效的方法，即，船舶領(lǐng)域亟需一種兼具防附著和耐腐蝕的防污涂料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種防附著的船舶涂料，解決了現(xiàn)有船舶涂料的缺陷，利用納米二氧化硅和空心玻璃微珠形成顆粒大小不一的交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，形成致密性的疏水疏油體系，配合硅烷偶聯(lián)劑的小分子滲透，形成良好且穩(wěn)定的防護(hù)效果，同時(shí)，氟硅樹(shù)脂與硅氧框架的結(jié)合形成兼具防污性、光滑性的致密結(jié)構(gòu)。

2、為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種防附著的船舶涂料，其質(zhì)量配比包括：

4、納米二氧化硅5-10份、空心玻璃微珠8-12份、蓖麻油改性水性聚氨酯40-60份、聚二甲基硅氧烷4-7份、氟硅樹(shù)脂10-12份、苯基三甲氧基硅烷5-10份、酸性硅溶膠5-8份、硅烷偶聯(lián)劑1-2份。

5、所述納米二氧化硅的粒徑為50-500nm，納米二氧化硅是一種白色、無(wú)毒、無(wú)定形微細(xì)粉狀物，具有高分散性、微粒直徑小等特點(diǎn)，其細(xì)小的表面有不同的羥基存在，該硅羥基基團(tuán)具有很強(qiáng)的活性，能夠與周圍離子鍵合起到補(bǔ)強(qiáng)作用，從化學(xué)基團(tuán)角度來(lái)說(shuō)，納米二氧化硅表面含有均勻的硅氧烷和硅烷醇基團(tuán)。在實(shí)際使用過(guò)程中，納米二氧化硅利用自身的低粒徑能夠形成優(yōu)異的滲透性，減少涂層內(nèi)部孔隙，提高涂層緊實(shí)度，而具有親水性的硅羥基在涂層內(nèi)形成均質(zhì)滲透后，會(huì)與周邊的活性基團(tuán)形成硅氧反應(yīng)，將納米二氧化硅轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硅氧結(jié)構(gòu)，且該無(wú)機(jī)硅氧結(jié)構(gòu)具有良好的連接牢固性，體現(xiàn)出該硅氧材料自身的疏水疏油性；同時(shí)，酸性硅溶膠呈酸性，能夠有效的改善納米二氧化硅表面活性，提高涂料內(nèi)部的縮聚活性，有助于提升硅氧結(jié)構(gòu)緊密性。

6、所述空心玻璃微珠采用密度為0.3-0.4g/cm3的改性玻璃微珠；空心玻璃微珠是一種微小、空心的圓球狀粉末，具有重量輕體積大、導(dǎo)熱系數(shù)低、分散性、流動(dòng)性和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，還具有耐腐蝕、絕緣、不吸水等優(yōu)異性能，其在涂料中能夠形成絕緣隔熱體系，該隔熱體系以玻璃的硅氧材料為基礎(chǔ)，且縫隙內(nèi)滲透有納米二氧化硅，形成隔熱層，減少環(huán)境與設(shè)備間的熱交換，同時(shí)空心玻璃微珠自身的耐水耐油特性，在使用中能夠長(zhǎng)時(shí)間保持自身穩(wěn)固性，不易發(fā)生變化。但是空心玻璃微珠表面屬于硅氧結(jié)構(gòu)，具有化學(xué)惰性，難以與空心玻璃微球周邊的其他材料形成反應(yīng)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，在固定化樹(shù)脂出現(xiàn)老化等現(xiàn)象時(shí)，極易帶來(lái)空心玻璃微珠的掉粉脫落。針對(duì)這一問(wèn)題，所述空心玻璃微珠在使用前進(jìn)行表面改性處理，該表面改性處理能夠有效的改善空心玻璃表面的化學(xué)惰性，提高化學(xué)鍵合反應(yīng)體系，反應(yīng)后的空心玻璃能夠穩(wěn)定連接在填料中，保證長(zhǎng)久的補(bǔ)強(qiáng)作用，所述空心玻璃微珠的改性處理包括如下步驟：a1，將氯化鈉與乙醇形成漿料，并加入空心玻璃微珠進(jìn)行恒溫球磨處理，得到混合料；所述氯化鈉與乙醇的質(zhì)量比為1:0.6-1.2，所述空心玻璃微珠與氯化鈉的質(zhì)量比為10-15:1，恒溫球磨處理的溫度為80-90℃，球磨壓力為0.2-0.3mpa；該步驟利用氯化鈉與乙醇形成攪拌，配合氯化鈉與乙醇的不溶性與膠體化的特點(diǎn)，氯化鈉在乙醇中轉(zhuǎn)化為分散質(zhì)顆粒，在與空心玻璃微珠形成恒溫球磨共混時(shí)，該溫度下的乙醇轉(zhuǎn)化為蒸汽，而氯化鈉保持自身的細(xì)小顆粒，該細(xì)小顆粒能夠在空心玻璃微珠表面形成摩擦，帶來(lái)表面的不平整，有效的提高了空心玻璃微珠的表面粗糙性，同時(shí)，該表面粗糙能夠增加空心玻璃微珠與其他材料間的連接面積，增加空心玻璃微珠的穩(wěn)定效果；a2，將混合料放入蒸餾水中超聲清洗20-30min，過(guò)濾后放入蒸餾水中急速攪拌，再次過(guò)濾后烘干得到表面粗糙的空心玻璃微珠；所述混合料與蒸餾水的質(zhì)量比為1:2-4，超聲清洗的超聲頻率為80-90khz，溫度為30-50℃；所述急速攪拌的攪拌速度為500-1000r/min，所述烘干的溫度為120-150℃；該步驟利用混合料與蒸餾水的混合，形成含乙醇的水溶液，配合混合料中的氯化鈉呈細(xì)小顆粒沉積和蒸餾水對(duì)氯化鈉的優(yōu)異溶解性，形成空心玻璃微珠的懸濁混合溶液，超聲清洗利用超聲高頻振動(dòng)，將空心玻璃微珠表面的縫隙清洗干凈，即，將所有的氯化鈉形成溶解，配合過(guò)濾后的水中急速攪拌，得到表面粗糙且潔凈的空心玻璃微珠；a3，將三氯甲基硅烷加入至乙醚中攪拌均勻，然后放入a2中的空心玻璃微珠超聲處理20-30min，取出后恒溫烘干，得到鍍膜空心玻璃微珠，所述三氯甲基硅烷在乙醚中的濃度為100-200g/l，攪拌均勻的攪拌速度為500-800r/min，所述空心玻璃微珠的加入量為30-90g/l，超聲處理的超聲溫度為10-15℃，超聲頻率為80-100khz，所述恒溫烘干的溫度為30-40℃；該步驟利用三氯甲基硅烷在乙醚中的溶解性，形成均質(zhì)分散液，并在空心玻璃微珠的超聲處理中形成表面液膜，配合超聲處理將空心玻璃微珠表面的空隙去除，提高了液膜的貼合性；在30-40℃下，乙醚自身的易揮發(fā)特性與低沸點(diǎn)，能夠快速轉(zhuǎn)化為氣體，形成氣液分離，而三氯甲基硅烷的沸點(diǎn)在66℃，依然在空心玻璃微珠表面形成液膜；a4，將鍍膜空心玻璃微珠靜置在反應(yīng)釜內(nèi)2-3h，經(jīng)氮?dú)獯祾吆蟮玫礁男钥招牟Ａ⒅?，所述靜置的氛圍為氮?dú)馀c水蒸氣的混合氛圍，且氮?dú)馀c水蒸氣的體積比為15-20:1，靜置溫度為5-10℃，氮?dú)獯祾叩乃俣葹?-10ml/min，溫度為5-10℃；該步驟在水蒸氣與氮?dú)獾幕旌戏諊碌牡蜏仂o置，確保水蒸氣與三氯甲基硅烷充分接觸，并轉(zhuǎn)化為三羥基甲基硅烷，該三羥基甲基硅烷能夠貼敷在空心玻璃微珠上，在氮?dú)獯祾哌^(guò)程中，水蒸氣被氮?dú)獯底撸纬烧麄€(gè)氮?dú)猸h(huán)境，同時(shí)溫度控制在5-10℃，三羥基甲基硅烷的羥基依然保持穩(wěn)定，未形成縮聚。該工藝制備的空心玻璃微珠表面含有三氯甲基硅烷水解產(chǎn)物，配合空心微珠表面粗糙化處理，能夠形成穩(wěn)定的表面鍍膜，且該鍍膜內(nèi)含有大量活性羥基，配合制備過(guò)程中的水解酸性環(huán)境，保證了鍍膜緊密貼合在空心玻璃微珠的表面，同時(shí)，水解產(chǎn)物增加了空心玻璃微珠上的活性裸露，提高了其與周邊硅系材料的結(jié)合，形成具有疏水疏油特性的硅氧結(jié)構(gòu)。

7、所述硅烷偶聯(lián)劑采用異丁基三乙氧基硅烷，該硅烷偶聯(lián)劑屬于小分子結(jié)構(gòu)，可穿透膠結(jié)性表面，體現(xiàn)出優(yōu)異的滲透性能，達(dá)到內(nèi)部滲透的效果，同時(shí)能夠與水分子形成化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為斥水層，提升保護(hù)作用，該小分子能夠與納米二氧化硅形成硅氧體系的協(xié)同作用，從而達(dá)到優(yōu)異的疏水性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。

8、所述防附著的船舶涂料的制備方法，包括如下步驟：

9、步驟1，將納米二氧化硅和空心玻璃微珠低溫?cái)嚢栊纬苫旌狭希缓蠹尤刖鄱谆柩跬楹捅交籽趸柰閿嚢栊纬煞稚⑽?，所述低溫?cái)嚢璧臏囟葹?-10℃，攪拌的速度為500-800r/min，時(shí)間為0.5-1h；該步驟利用納米二氧化硅與空心玻璃微珠形成顆粒混合，然后與聚二甲基硅氧烷和苯基三甲氧基硅烷的共混，形成硅氧體系的分散物；

10、步驟2，將蓖麻油改性水性聚氨酯和氟硅樹(shù)脂放入至分散物中充分?jǐn)嚢栊纬苫旌衔铮龀浞謹(jǐn)嚢璧乃俣葹?000-5000r/min，時(shí)間為1-2h；

11、步驟3，依次將酸性硅溶膠和硅烷偶聯(lián)劑放入至混合物中低溫?cái)嚢杈鶆?，得到船舶涂料；所述低溫?cái)嚢璧臄嚢杷俣葹?00-300r/min，溫度為5-10℃，時(shí)間為1-2h；該步驟利用酸性硅溶膠加入至混合物中，并在低溫?cái)嚢枳饔孟滦纬煞€(wěn)定的滲透與均質(zhì)混合，同時(shí)酸性硅溶膠含量有大量的羥基與納米二氧化硅的羥基、空心玻璃微珠表面的羥基、苯基三甲氧基硅烷水解后的羥基和聚二甲基硅氧烷上的羥基形成硅氧結(jié)構(gòu)，配合納米二氧化硅和硅烷偶聯(lián)劑的小分子結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定與優(yōu)異的硅氧結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出疏水疏油特性。

12、從以上描述可以看出，本發(fā)明具備以下優(yōu)點(diǎn)：

13、1.本發(fā)明解決了現(xiàn)有船舶涂料的缺陷，利用納米二氧化硅和空心玻璃微珠形成顆粒大小不一的交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，形成致密性的疏水疏油體系，配合硅烷偶聯(lián)劑的小分子滲透，形成良好且穩(wěn)定的防護(hù)效果，同時(shí)，氟硅樹(shù)脂與硅氧框架的結(jié)合形成兼具防污性、光滑性的致密結(jié)構(gòu)。

14、2.本發(fā)明利用納米二氧化硅、空心玻璃微珠、酸性硅溶膠、苯基三甲氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷形成穩(wěn)定且致密的硅氧體系，不僅形成穩(wěn)定的支撐框架，而且起到疏水疏油的防護(hù)效果。

15、3.本發(fā)明利用硅羥基改性的方式提高空心玻璃微珠表面的反應(yīng)活性，有效的提升空心玻璃微珠的穩(wěn)定性與連接性，從而保證了涂料的長(zhǎng)效性。

16、4.本發(fā)明以空心玻璃微珠作為原料之一，其自身的空心結(jié)構(gòu)能夠有效的降低涂料質(zhì)量，即，在保證防護(hù)效果的前提下，實(shí)現(xiàn)了涂料的輕量化。