硅溶膠增強的有機硅防污涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種硅溶膠增強的有機硅防污涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 船舶是最為常見的交通工具之一，當船舶附著海洋生物后，會造成表面摩擦阻力 增大，降低船速，增加燃料消耗，經濟損失巨大。統計表明，船舶的船殼海洋生物污損率僅為 5%時，船舶航行受到的阻力相當于沒有污損的船舶所受阻力的2倍，燃料消耗增加了 10%， 甚至增長40%。為了防止海洋生物的附著，最有效防護措施就是在船殼表面涂覆防生物污損 性強的專用防污涂料。
[0003] 以有機硅樹脂為基體的低表面能防污涂層因其具有污損生物易脫落、對環境友好 等特點而被廣泛應用，但是有機硅樹脂機械性能差，需要對其進行增強改性。最常用的措 施是采用微納米級填料如CaC0 3、Si02、Ti02、納米碳管、天然海泡石等進行增強改性。專利 CN101033358公開了一種有機硅改性丙烯酸酯/納米SiO2低表面能防污涂料，經納米SiO 2 改性后，該涂料表面能大大降低，且耐沖擊性提高。專利W02008046166公開了一種海洋防 污組合物，其中分別加入了兩種不同的納米填料一納米碳管和納米海泡石。當納米海泡石 的含量從〇. 1%增加到10%時，涂層彈性模量從2. 6 MPa增加至6. 0 MPa ;當納米碳管的含 量從0. 01%增加至0. 2%時，涂層彈性模量無明顯改變。而加入納米填料的組合物，其防污 性能都有所提尚。
[0004] 但是當納米粒子加入到樹脂體系中時，由于其大的比表面積，極易發生團聚。而納 米顆粒在基體樹脂中分散性對涂層的防污性能有很大影響，分散性變差，涂層的防污性能 將大大降低（Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2010，10(5): 2972-2978)。 本發明采用經疏水改性的二氧化硅溶膠代替傳統的二氧化硅納米顆粒作為改性劑，從而提 尚有機娃防污涂層的機械性能及防污性能。
【發明內容】
[0005] 本發明目的之一在于提供一種硅溶膠增強的有機硅防污涂料。
[0006] 本發明的目的之二在于提供該涂料的制備方法。
[0007] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案： 一種硅溶膠增強的有機硅防污涂料，為A、B雙組份涂料，其特征在于所述的A組份的組 成及質量百分比含量為： 有機硅樹脂 30~45%， 有機溶劑 10~25%， 微米顏填料 10~30%， 硅溶膠 1~1〇%， 以上各組成的質量百分含量之和為100% ; 所述的B組分的組成及質量百分比為： 固化劑 30~45%， 催化劑 6~10%， 有機溶劑 40~50%， 以上各組成的質量百分含量之和為100% ; 使用時組分A和組分B的重量配比為10:1~5:1混合。
[0008] 上述的有機硅樹脂為：為端基是羥基的聚二甲基硅氧烷，其分子量為30000~60000 g/mol〇
[0009] 上述的端基是羥基的聚二甲基硅氧烷有：美國Gelest公司產品DMS-S33、DMS-S35 等。
[0010] 上述的有機溶劑為：二甲苯、甲苯、丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯等中的至少一種或幾 種。
[0011] 上述的微米顏填料為碳酸鈣、滑石粉、鈦白粉、高嶺土、鐵紅中的至少一種。
[0012] 上述的硅溶膠為：經疏水改性的SiO2溶膠，粒徑范圍為30~100 nm。
[0013] 上述的固化劑為：官能度為3或是4的烷氧基硅烷或者烷氧基硅烷部分水解縮合 物。
[0014] 上述的官能度為3或是4的烷氧基硅烷有：正硅酸乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷；所 述的烷氧基硅烷部分水解縮合物有：美國Gelest公司四烷氧基硅烷水解物PSI-21、PSI-23 以及PSI-26等。
[0015] 上述的催化劑為：有機錫類催化劑。
[0016] 上述的有機錫類催化劑為二月桂酸二丁基錫或二月桂酸二辛基錫。
[0017] 一種制備上述的硅溶膠增強的有機硅防污涂料的方法，其特征在于，該方法的具 體過程如下： a. 將有機硅樹脂加入相應配方量的有機溶劑中，充分攪拌獲得均勻溶液； b. 在步驟a所得均勻溶液中加入微米顏填料和硅溶膠，然后充分振蕩獲得A組分； c. 將固化劑和催化劑溶于有機溶劑中均勻混合，在800~1500轉/分鐘下，分散15~20 分鐘，分散動作完畢后得到組分B。
【具體實施方式】
[0018] 實施例1 本實施例提供了一種常溫固化有機硅低表面能船舶防污涂料的制備方法，其具體步驟 如下： (1)配制組分A :各種原料質量百分比如下： 有機硅樹脂 43g， 有機溶劑 25g， 微米顏填料 28g， 硅溶膠 4g ; 具體步驟如下：（1. 1)先將相應配方量的有機硅樹脂加入相應配方量的有機溶劑中， 充分攪拌獲得均勻溶液；（1. 2)上述步驟結束后，加入微米顏填料和硅溶膠，然后將其置于 振蕩器中充分振蕩2小時，獲得A組分。
[0019] (2)配制組分B，其原料配比如下： 固化劑 4. 2g， 催化劑 I. 〇g， 有機溶劑 4. 8g ; 具體步驟為：按照相應配比將固化劑和催化劑溶于有機溶劑中，然后置于高速分散機 中以實現均勻混合，啟動高速分散機，該高速分散機的轉速設定為800~1500轉/分鐘，分散 時間為15~20分鐘，分散動作完畢后得到組分B。
[0020] (3)涂料的制備：將制備好的組分A和組分B，按照質量配比為A:B=10:1充分混 合，攪拌后制得涂料。
[0021] 實施例2 與實施例1不同之處在于，組分A與組分B的配比不同，其中組分A:組分B=5:l。
[0022] 實施例3 與實施例1不同之處在于，組分A中所加入的硅溶膠的量不同，組分B相同。其中組分 A的質量配比如下：有機娃樹脂43g，有機溶劑21g，微米顏填料28g，娃溶膠8g。涂料制備 時，組分A與組分B比例為10:1。
[0023] 表1 :實施例性能參數
通過表1可以看出，通過改變硅溶膠含量，涂層機械性能和表面性能也將會改變。如本 發明上述實施例所述，采用與其相同或相似的方法及組分得到的其他船舶防污涂料和施工 方法，均在本發明保護范圍內。
【主權項】
1. 一種硅溶膠增強的有機硅防污涂料，為A、B雙組份涂料，其特征在于所述的A組份 的組成及質量百分比含量為： 有機硅樹脂 30~45%， 有機溶劑 10~25%， 微米顏填料 10~30%， 硅溶膠 1~1〇%， 以上各組成的質量百分含量之和為100% ; 所述的B組分的組成及質量百分比為： 固化劑 30~45%， 催化劑 6~10%， 有機溶劑 40~50%， 以上各組成的質量百分含量之和為100% ; 使用時組分A和組分B的重量配比為10:1~5:1混合。2. 根據權利要求1所述的硅溶膠增強的有機硅防污涂料，其特征在于所述的有機硅樹 脂為：為端基是羥基的聚二甲基硅氧烷，其分子量為30000~60000g/mol。3. 根據權利要求1所述的硅溶膠增強的有機硅防污涂料，其特征在于所述的有機溶劑 為：二甲苯、甲苯、丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯等中的至少一種或幾種。4. 根據權利要求1所述的硅溶膠增強的有機硅防污涂料，其特征在于所述的微米顏填 料為碳酸鈣、滑石粉、鈦白粉、高嶺土、鐵紅中的至少一種。5. 根據權利要求1所述的硅溶膠增強的有機硅防污涂料，其特征在于所述的硅溶膠 為：經疏水改性的SiO2溶膠，粒徑范圍為30~100nm。6. 根據權利要求1所述的硅溶膠增強的有機硅防污涂料，其特征在于所述的固化劑 為：官能度為3或是4的烷氧基硅烷或者烷氧基硅烷部分水解縮合物。7. 根據權利要求6所述的硅溶膠增強的有機硅防污涂料，其特征在于所述固化劑是官 能度為3或是4的烷氧基硅烷，有正硅酸乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷；或者是烷氧基硅烷的 部分縮合產物，有：美國Gelest公司四烷氧基硅烷水解物PSI-21、PSI-23以及PSI-26等。8. 根據權利要求1所述的硅溶膠增強的有機硅防污涂料，其特征在于所述的催化劑 為：有機錫類催化劑。9. 根據權利要求1所述的硅溶膠增強的有機硅防污涂料，其特征在于所述的有機錫類 催化劑為二月桂酸二丁基錫或二月桂酸二辛基錫。10. -種制備根據權利要求1 一 10中任一項所述的硅溶膠增強的有機硅防污涂料的方 法，其特征在于，該方法的具體過程如下： a. 將有機硅樹脂加入相應配方量的有機溶劑中，充分攪拌獲得均勻溶液； b. 在步驟a所得均勻溶液中加入微米顏填料和硅溶膠，然后充分振蕩獲得A組分； c. 將固化劑和催化劑溶于有機溶劑中均勻混合，在800~1500轉/分鐘下，分散15~20 分鐘，分散動作完畢后得到組分B。
【專利摘要】本發明公開了一種硅溶膠增強的有機硅防污涂料及其制備方法，為A、B雙組份涂料，A組份的組成及質量百分比含量為：有機硅樹脂30~45%，有機溶劑10~25%，微米顏填料10~30%，硅溶膠 1~10%，所述的B組分的組成及質量百分比為：固化劑30~45%， 催化劑6~10%，有機溶劑40~50%，使用時組分A和組分B的重量配比為10:1~5:1混合。本發明所制備出的有機硅防污涂料的機械性能相比之前得到較大的改善，而且該海洋防污涂料無毒，對海洋環境不會造成污染。本發明提供的施工方法簡單，成本低廉，涂層機械性能良好，符合環保要求，可以在海水中長期發揮其防污性能。
【IPC分類】C09D7/12, C09D5/16, C09D183/06
【公開號】CN104893569
【申請號】CN201510313353
【發明人】孫小英, 程章, 施利毅, 杭建忠, 金鹿江
【申請人】上海大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月10日