一種用于船舶表面的海洋防污涂料及噴涂方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于船舶表面的海洋防污涂料，由防污底漆和防污面漆兩部分構(gòu)成兩者分別按總重量100份計(jì)，防污底漆包括：環(huán)氧樹脂10-20份，UV固化樹脂10-30份，UV固化單體混合物I10-30份，光引發(fā)劑2-5份，混合溶劑I30-50份，助劑0-9份，附著力促進(jìn)劑0.9-5份；防污面漆包括：環(huán)氧樹脂8-20份，UV固化樹脂8-20份，UV固化單體混合物I10-30份，光引發(fā)劑1-5份，混合溶劑I30-50份，助劑0-5份。該防污涂料環(huán)保無污染、施工時(shí)間短；同時(shí)漆膜豐滿度高，交聯(lián)固化，極具交聯(lián)強(qiáng)度，硬度高、抗劃傷性能好、表面穩(wěn)定性好，耐性優(yōu)異。漆膜可用于高低速船舶表面、且具有長期防污效果。
【專利說明】一種用于船舶表面的海洋防污涂料及噴涂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂料，具體涉及一種用于船舶表面的海洋防污涂料及噴涂方法?！颈尘凹夹g(shù)】 [0002]船舶表面海洋生物的污損常常會(huì)增加航行阻力，降低航行速度，增加燃料的消耗。因此，減少船舶表面的污損物粘附成為涂層材料研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的氟碳防污涂料，其防污機(jī)理是基于涂層表面的低表面能物理作用，海洋生物難以附著，即便附著也并不牢固，在輪船高速行駛時(shí)，極易被水流的沖洗脫落下來，避免了傳統(tǒng)毒性涂料毒性物質(zhì)釋放。
[0003]目前研究開發(fā)的船用氟碳防污涂料，或一些可光固化反應(yīng)氟碳丙烯酸酯單體或樹脂的開發(fā)，也主要集中在利用含氟組分的疏水疏油特性構(gòu)筑超低表面能涂層。CN200510135388.7專利文獻(xiàn)公開了一種可在室溫下交聯(lián)固化的氟碳雙組份防污涂料，其由甲乙組分按12-20:1的重量比混勻制成，其甲組分由下列重量百分比的物質(zhì)配制而成:氟碳樹脂30-60%，氧化鋅5-20%，顏料1-15%，防污劑0.1-45%,有機(jī)硅化合物0.1_10%，助劑
0.1-2%。乙組分為脂肪族、芳香族固化劑。上述涂料成膜后具有很低的表面能和很高的水接觸角，從而達(dá)到良好的海洋防污效果。CN200610171609.0專利公開了一種可光固化的氟碳涂料，其主要組成包括含氟(甲基)丙烯酸改性預(yù)聚物、反應(yīng)性(含氟)丙烯酸酯單體、光引發(fā)劑、顏料、填料、助劑等，該文獻(xiàn)中可光固化含氟丙烯酸改性預(yù)聚物的引入，使該涂層具有較低的表面能，因此具有較好的耐玷污性。
[0004]然而，對于目前開發(fā)的氟碳防污涂層多局限應(yīng)用于高速船塢，需定時(shí)清理，否則污損生物粘附長大難以去除。目前現(xiàn)有研究僅僅關(guān)注氟碳涂料的低表面能防污作用，難以從根本上解決船舶表面污損問題。此外，涂層表面清理擦傷破損也常常會(huì)導(dǎo)致防污效果的降低；而且對于氟碳聚合物系列涂料，涂層的致密性差和粘附過程中誘發(fā)的涂層表面分子重構(gòu)，也是導(dǎo)致涂層低表面能特性喪失的關(guān)鍵因素，這些難題制約了氟碳涂料在海洋防污領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，高效廣譜性的氟碳海洋防污涂層的制備極具挑戰(zhàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供了一種用于船舶表面的海洋防污涂料，該涂料可用于高低速船舶表面，具有長期防污效果，而且該防污涂料環(huán)保無污染、施工時(shí)間短，形成的漆膜豐滿度高、防污效果優(yōu)異，硬度高、抗劃傷性能好、表面穩(wěn)定性好且耐性優(yōu)異。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，一種技術(shù)方案如下:
[0007]—種用于船舶表面的海洋防污涂料，由防污底漆和防污面漆兩部分構(gòu)成:
[0008]按照防污底漆總重量100份計(jì)，所述的防污底漆包括如下組分:
[0009]環(huán)氧樹脂10-20份
UV固化樹脂10-30份
UV固化單體混合物I10-30份
光引發(fā)劑 1-5份
混合溶劑I30-50份
助劑 0-9份
附著力促進(jìn)劑 0.9-5份。
[0010]按照防污面漆總重量100份計(jì)，所述的防污面漆包括如下組分:
[0011]
環(huán)氧樹脂8-20份
UV固化樹脂8-20份
UV固化單體混合物II10-30份
光引發(fā)劑1-5份
填料5-10份
混合溶劑II30-50份
助劑0-5份。
[0012]上述組分中，防污底漆和防污面漆中的環(huán)氧樹脂可選擇雙酚A環(huán)氧樹脂或者酚醛環(huán)氧樹脂。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的防污底漆中的環(huán)氧樹脂選擇雙酚A環(huán)氧樹脂，固含量為100%。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的防污面漆中的環(huán)氧樹脂選擇酚醛環(huán)氧樹脂，固含量為100%。本發(fā)明防污底漆中加入了環(huán)氧樹脂，其對金屬基材附著力好、固化后體積收縮低，利于降低UV固化體系的漆膜應(yīng)力，提高附著力。本發(fā)明面漆中加入了環(huán)氧樹脂，其固化后體積收縮低，利于降低UV固化體系的漆膜應(yīng)力；且軟化點(diǎn)較高，成膜后漆膜硬度高，耐性極好。同時(shí)，UV固化樹脂和UV固化單體通過光固化化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)又會(huì)增加漆膜的交聯(lián)密度，提聞漆I旲的耐性。
[0013]防污底漆和防污面漆中，所述的UV固化樹脂可選擇環(huán)氧丙烯酸樹脂，軟化點(diǎn)為40-50°C，固含量為 100%。
[0014]防污底漆中，所述的UV固化單體混合物I可選擇由季戊四醇三丙烯酸酯和甲基丙烯酸羥乙酯組成的混合單體。其中，季戊四醇三丙烯酸酯固化快速，交聯(lián)密度高，硬度佳，耐溶劑性佳；甲基丙烯酸羥乙酯極性較高，可以分別提升防污底漆對基材及防污面漆的附著力。季戊四醇三丙烯酸酯和甲基丙烯酸羥乙酯在光引發(fā)劑引發(fā)下，快速固化，形成高粘附力的底層涂層。作為進(jìn)一步優(yōu)選，UV固化單體混合物I中，所述季戊四醇三丙烯酸酯和甲基丙烯酸羥乙酯重量比為20:5-10。實(shí)驗(yàn)表明，選用該比例的UV固化單體混合物I時(shí)，防污底漆對基材附著力極好，且與防污面漆之間層間附著力優(yōu)異。
[0015]防污面漆中，所述的UV固化單體混合物II可選擇由固化單體、甲基丙烯酸十二氟庚酯和甲基丙烯酸羥乙酯組成的混合單體。所述的固化單體為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一種。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述的固化單體、甲基丙烯酸十二氟庚酯和甲基丙烯酸羥乙酯組成的混合單體重量比為15:1-5:5-10。實(shí)驗(yàn)表明，選用該比例的UV固化單體混合物II時(shí)，海洋生物粘附量更低，且洗脫處理后，粘附的海洋生物容易洗脫，金屬表面的生物殘留數(shù)更少。[0016]本發(fā)明中加入了可參與光固化反應(yīng)的甲基丙烯酸十二氟庚酯，含氟組分在涂層表面富集可降低涂層的表面能，提高涂層的抗微生物粘附是防污領(lǐng)域已知的。然而低表面能涂層表面抗污染效果好，并不表示污損物難以粘附。為提高涂層的防污能力，本發(fā)明防污涂料中又加入了親水單體甲基丙烯酸羥乙酯。甲基丙烯酸羥乙酯因其親水特性，涂層表面結(jié)合水層的形成，界面水屏蔽效應(yīng)使涂層極具抗污染性能。因此，基于親水單體甲基丙烯酸羥乙酯的水層屏蔽作用和全氟烷基的低粘附作用的雙重影響下，本發(fā)明可以設(shè)計(jì)出優(yōu)異防污性能的涂層材料。
[0017]上述組分中，所述的光引發(fā)劑可選用現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的光引發(fā)劑，例如可選擇Irgacure 184或者Irgacure819DW。用于引發(fā)UV固化單體混合物I或者UV固化單體混合物II快速進(jìn)行固化反應(yīng)。
[0018]防污底漆中，所述的混合溶劑I為由丙二醇甲醚、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯組成的混合溶劑。其中，甲苯對環(huán)氧樹脂的溶解度較好。所述的丙二醇甲醚、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯重量比為1:1:3-2:1-2。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述的丙二醇甲醚、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯重量比為:1:1:2-2.4:1-1.5。
[0019]防污面漆中，所述混合溶劑II為由三氟甲苯、丙二醇甲醚、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯組成的混合溶劑，其中三氟甲苯為甲基丙烯酸十二氟庚酯的良溶劑，適量添加促進(jìn)其充分分散是必須的。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的三氟甲苯、丙二醇甲醚、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯的重量比為1-1.5:1.5:1.5:6-7.5:3-2。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述的三氟甲苯、丙二醇甲醚、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯的重量比為:1:1:1:5:2。
[0020]防污底漆中，所述的附著力促進(jìn)劑可選擇烷基丙烯酸酯磷酸酯。本發(fā)明防污底漆中加入了甲基丙烯酸羥乙酯和附著力促進(jìn)劑，可有效提高底漆對船舶表面的附著力。
[0021]防污底漆和防污面漆中，以防污底漆或防污面漆的總重量為100份計(jì)，所述的助劑由0.5-1份的流平劑、0.5-3份的分散劑、0.5-3份的防沉劑中的一種或多種組成。防污底漆和防污面漆中可選擇相同組成的助劑，也可選用組分不同的助劑，可根據(jù)需要確定。
[0022]防污面漆中，作為優(yōu)選，所述填料為滑石粉或消光粉。以增加防污面漆的抗磨強(qiáng)度。
[0023]作為對防污底漆組成的改進(jìn)，一種優(yōu)選的技術(shù)方案為:按照防污底漆總重量100份計(jì)，所述的防污底漆包括如下組分:
[0024]
環(huán)氧樹脂10-15份
UV固化樹脂10-20份
[0025]UV固化單體混合物15-30份
光引發(fā)劑2-5份
混合溶劑30-45份
助劑1-3份附著力促進(jìn)劑0.9-2份
[0026]作為對防污面漆組成的改進(jìn)，一種優(yōu)選的技術(shù)方案為:按照防污面漆總重量100份計(jì)，所述的防污面漆包括如下組分:
[0027]
環(huán)氧樹脂10-20份
UV固化樹脂10-20份
UV固化單體混合物10-30份
光引發(fā)劑1-5份
填料5-10份
助劑1-3份
混合溶劑30-50份。
[0028]作為進(jìn)一步優(yōu)選，另一種優(yōu)選的技術(shù)方案為:
[0029]所述的按照防污底漆總重量100份計(jì)，所述的防污底漆包括如下組分:
[0030]
環(huán)氧樹脂10.3-13.2份
UV固化樹脂12.4-15.8份
UV固化單體混合物24.8-26.4份
光引發(fā)劑2.6-3.1份
混合溶劑38.7-45.5份
助劑2.5-2.9份
附著力促進(jìn)劑0.9-1份；
[0031]按照防污面漆總重量100份計(jì)，所述的防污面漆包括如下組分:
[0032]環(huán)氧樹脂9.0-9.7份
UV固化樹脂9.0-12.1份
UV固化單體混合物24.9-27份
光引發(fā)劑2.4-2.7份
填料8.0-9.0份
助劑2.7-30份 混合溶劑40.2-40.4份。
[0033]本發(fā)明還公開了一種制備上述用于船舶表面的海洋防污涂料的方法，包括:
[0034](I)將防污底漆混合均勻后噴涂在鈦合金板表面，烘烤，UV固化；
[0035](2)將防污面漆混合均勻后噴涂在所述的防污底漆上，烘烤，UV固化。
[0036]優(yōu)選的，步驟(1)中:烘烤溫度為55~65°C，烘烤時(shí)間為3~5分鐘，UV固化能量為 500 ~800mJ/cm2。
[0037]步驟(2)中:烘烤溫度為55~65°C，烘烤時(shí)間為I~3分鐘，UV固化能量為600~800mJ/cm2。
[0038]本發(fā)明的有益效果:
[0039]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在防污涂料中引入U(xiǎn)V固化組分，提高漆膜交聯(lián)密度和耐性的同時(shí)；又引入親水單體和含氟單體，在親水單體的界面水屏蔽效應(yīng)和含氟組分的低粘附作用的協(xié)同作用下，使該防污涂層極具防污特性。該防污涂料環(huán)保無污染、施工時(shí)間短；同時(shí)漆膜豐滿度高，交聯(lián)固化，極具交聯(lián)強(qiáng)度，硬度高、抗劃傷性能好、表面穩(wěn)定性好，耐性優(yōu)異。特別地，漆膜可用于高低速船舶表面、且具有長期防污效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040]圖1為實(shí)施例1制備得到的防污涂層進(jìn)行滸苔孢子粘附量檢測的顯微鏡拍照結(jié)果圖。
[0041]圖2為實(shí)施例1制備得到的防污涂層進(jìn)行滸苔孢子洗脫后粘附量檢測的顯微鏡拍照結(jié)果圖。
[0042]圖3為對比例I制備的得到的防污涂層進(jìn)行滸苔孢子粘附量檢測的顯微鏡拍照結(jié)果圖。
[0043]圖4為對比例I制備得到的防污涂層進(jìn)行滸苔孢子洗脫后粘附量檢測的顯微鏡拍照結(jié)果圖。
[0044]圖5為對比例2制備的得到的防污涂層進(jìn)行滸苔孢子粘附量檢測的顯微鏡拍照結(jié)果圖。
[0045]圖6為對比例2制備得到的防污涂層進(jìn)行滸苔孢子洗脫后粘附量檢測的顯微鏡拍照結(jié)果圖。
[0046]圖7為對比例3制備的得到的防污涂層進(jìn)行滸苔孢子粘附量檢測的顯微鏡拍照結(jié)果圖。
[0047]圖8為對比例3制備得到的防污涂層進(jìn)行滸苔孢子洗脫后粘附量檢測的顯微鏡拍照結(jié)果圖。
[0048]圖9為實(shí)施例2制備得到的防污涂層進(jìn)行滸苔孢子粘附量檢測的顯微鏡拍照結(jié)果圖。
[0049]圖10為實(shí)施例2制備得到的防污涂層進(jìn)行滸苔孢子洗脫后粘附量檢測的顯微鏡拍照結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]實(shí)施例1
[0051]防污底漆的制備:在帶有攪拌器的容器中依次加入環(huán)氧樹脂(江蘇三木集團(tuán)的607環(huán)氧樹脂)10g，雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯(廣州五行材料科技有限公司的G500-P) 12g，季戊四醇三丙烯酸酯18g,甲基丙烯酸輕乙酯6g,光引發(fā)劑(巴斯夫的Irgavurel84) 3g,分散劑(BYK163)1.5g，防沉劑(德謙(上海)化學(xué)有限公司的SD-1 )0.8g，流平劑(BYK354)0.5g，丙二醇甲醚、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯按重量比為5:5:12:5組成的混合溶劑44g，轉(zhuǎn)速IOM/s，直至分散均勻，過濾即得防污底漆半成品M01。
[0052] 稱量100克防污底漆半成品Mtll，添加Ig的附著力促進(jìn)劑助劑(廣州精德化學(xué)材料有限公司，PM1510)，分散均勻，得到本實(shí)施例所用防污底漆成品MQ2。
[0053]將上述防污底漆Mtl2噴涂到鈦合金板表面，60°C下烘烤4分鐘，然后在800mJ/cm2能量UV固化，得到防污底漆涂層Mtl3 ；
[0054]防污面漆的制備:在帶有攪拌器的容器中依次加入防污底漆的制備:在帶有攪拌器的容器中依次加入環(huán)氧樹脂(江蘇三木集團(tuán)的F-48環(huán)氧樹脂)10g，雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯(廣州五行材料科技有限公司的G500-P) 10g，季戊四醇三丙烯酸酯15g，甲基丙烯酸十二氟庚酯(杭州拓目科技有限公司)5g，甲基丙烯酸羥乙酯10g，滑石粉(250目)10g，光引發(fā)劑(巴斯夫的Irgavurel84) 3g，分散劑(BYK163) 1.5g，防沉劑(德謙(上海)化學(xué)有限公司SD-1)
1.(^，流平劑化￥1(354)0.Sg，三氟甲苯、丙二醇甲醚、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯按重量比為5:5:5:20:10組成的混合溶劑45g，轉(zhuǎn)速ΙΟΜ/s，直至分散均勻，過濾即得防污面漆MQ4。
[0055]將上述防污面漆Mtl4噴涂到防污底漆涂層Mtl3表面，60°C下烘烤3分鐘，然后在600mJ/cm2能量UV固化，得到本發(fā)明有防污效果的防污涂層M1(l。
[0056]對比例I
[0057]防污底漆的制備:與實(shí)施例1相同；
[0058]防污面漆的制備:與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于UV單體混合物僅為季戊四醇三丙烯酸酯8g。
[0059]噴涂方式與實(shí)施例1相同。
[0060]性能測試結(jié)果如表1所示:
[0061]將實(shí)施例1和對比例I中制備得到的防污涂層進(jìn)行性能測試，測試方法和結(jié)果如表1所示:
[0062]表1實(shí)施例1、對比例I性能測試結(jié)果
[0063]
【權(quán)利要求】
1.一種用于船舶表面的海洋防污涂料，由防污底漆和防污面漆兩部分構(gòu)成，其特征在于:按照防污底漆總重量100份計(jì)，所述的防污底漆包括如下組分:環(huán)氧樹脂10-20份UV固化樹脂10-30份UV固化單體混合物I10-30份光引發(fā)劑1-5份混合溶劑I30-50份助劑0-9份 附著力促進(jìn)劑0.9-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶表面的海洋防污涂料，其特征在于，按照防污面漆總重量100份計(jì)，所述的防污面漆包括如下組分: 環(huán)氧樹脂8-20份
UV固化樹脂8-20份
UV固化單體混合物II10-30份 光引發(fā)劑1-5份 填料5-10份
混合溶劑II30-50份 助劑0-5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于船舶表面的海洋防污涂料，其特征在于，所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂或者酚醛環(huán)氧樹脂；所述的UV固化樹脂為環(huán)氧丙烯酸樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于船舶表面的海洋防污涂料，其特征在于，所述的UV固化單體混合物I為由季戊四醇三丙烯酸酯和甲基丙烯酸羥乙酯組成的混合單體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于船舶表面的海洋防污涂料，其特征在于，所述的UV固化單體混合物II為由固化單體、甲基丙烯酸十二氟庚酯和甲基丙烯酸羥乙酯組成的混合單體；所述的固化單體為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于船舶表面的海洋防污涂料，其特征在于，所述的混合溶劑I為由丙二醇甲醚、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯組成的混合溶劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于船舶表面的海洋防污涂料，其特征在于，所述的混合溶劑II為由三氟甲苯、丙二醇甲醚、甲苯、乙酸乙酯和乙酸丁酯組成的混合溶劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于船舶表面的海洋防污涂料，其特征在于，按照防污底漆總重量100份計(jì)，所述的防污底漆包括如下組分:環(huán)氧樹脂10-15份
UV固化樹脂10-20份
UV固化單體混合物15-30份
光引發(fā)劑2-5份
混合溶劑30-46份 助劑1-3份 附著力促進(jìn)劑0.9-2份； 按照防污面漆總重量100份計(jì)，所述的防污面漆包括如下組分:環(huán)氧樹脂10-20份 UV固化樹脂10-20份 UV固化單體混合物10-30份光引發(fā)劑1-5份填料5-10份助劑1-3份混合溶劑30-50份。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于船舶表面的海洋防污涂料，其特征在于，所述的按照防污底漆總重量100份計(jì)，所述的防污底漆包括如下組分: 環(huán)氧樹脂10.3-13.2份 UV固化樹脂12.4-15.8份 UV固化單體混合物24.8-26.4份光引發(fā)劑2.6-3.1份 混合溶劑38.7-45.5份助劑2.5-2.9份附著力促進(jìn)劑0.9-1份； 按照防污面漆總重量100份計(jì)，所述的防污面漆包括如下組分:環(huán)氧樹脂9.0-9.7份 UV固化樹脂9.0-12.1份 UV固化單體混合物24.9-27份光引發(fā)劑2.4-2.7份填料8.0-9.0份助劑2.7-30份 混合溶劑40.2-40.4份。
10.一種權(quán)利要求1~9任一權(quán)項(xiàng)所述的用于船舶表面的海洋防污涂料的噴涂方法，包 括:(1)將防污底漆混合均勻后噴涂在鈦合金板表面，烘烤，UV固化；(2)將防污面 漆混合均勻后噴涂在所述的防污底漆上，烘烤，UV固化。
【文檔編號(hào)】B05D7/16GK103540181SQ201310460780
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】呂波, 高杰, 孟飛, 梁葉芳, 張衛(wèi)寶, 張忠良 申請人:浙江佑謙特種材料有限公司