1.本发明属于化工材料技术领域，具体地说本发明涉及一种含铜及铜合金粉的铜粉基磨蚀型防污涂料及其制备方法。
背景技术：
2.船舶在服役过程中，表面极易附着污损生物，会大幅增加船舶重量及航行阻力，严重时会加快船壳的腐蚀，造成一定的安全隐患。18世纪中期，人们在木船上采用铜皮包覆的技术，来达到防污的目的。随着钢材在船体上的应用逐渐增多，铜皮包覆技术逐渐退出历史舞台，人们也开始使用防污涂料。
3.根据防污涂料的基料树脂种类及防污作用原理，可分为接触型防污涂料、磨蚀型防污涂料、自抛光型防污涂料、降解型防污涂料、污损释放型防污涂料及仿生防污涂料等类别。
4.磨蚀型防污涂料是指涂层在海水冲刷作用下不断露出新表面的一种防污涂料，其基料树脂主要采用不溶于海水，且脆性较高的树脂，如丙烯酸树脂、乙烯基树脂等。
5.传统的磨蚀型防污涂料添加了氧化亚铜、吡啶硫酮铜、吡啶硫酮锌等防污剂，在海水的冲刷作用下涂层表面不断更新，防污剂通过溶解作用缓慢释放出来。当船舶停靠时间较长，航停比较低时，海水冲刷时间较少，会导致涂层表面更新速度减慢，而防污剂在不断溶解释放。当防污剂释放速率大于涂层磨蚀速率时，涂层表面的释出层厚度会不断增加，当达到30微米以上时，涂层内部防污剂释放速率会明显降低，不能满足防污最低有效浓度，从而导致涂层表面生物污损，防污失效。据统计，传统磨蚀型防污涂料的寿命在1年左右，其失效过程见图1。
6.为了克服传统磨蚀型防污涂料的不足，本发明提出了一种含铜及铜合金粉的铜粉基磨蚀型防污涂料。采用不溶于海水，但脆性较高的树脂为基料树脂，添加铜粉、铜合金粉、颜填料及相关助剂配制而成。铜粉基磨蚀型防污涂料在海水冲刷下，涂层表面会不断更新，涂层内部的铜粉及铜合金粉在海水中通过电化学作用，缓慢释放出cu
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，达到防污的目的。
7.铜粉及铜合金粉在海水中不会溶解，避免了涂层表面磨蚀速率较低时，传统可溶防污剂持续溶解渗出的缺点。因此，本发明的铜粉基磨蚀型防污涂料在使用过程中，涂层表面始终保持较密集的铜粉及铜合金粉，可确保防污的有效性，防污期效可达2年以上。本发明的铜粉基磨蚀型防污涂料作用原理见图2。
技术实现要素：
8.本发明通过以下技术方案实现。
9.具体来说，本发明提供了一种含铜及铜合金粉的铜粉基磨蚀型防污涂料。
10.本发明提供的铜粉基磨蚀型防污涂料，主要成分包括不可溶脆性树脂、铜粉、铜合金粉、颜填料及助剂等，主要组成如表1所示。
11.下表为铜粉基磨蚀型防污涂料组成。
12.本发明所述不可溶脆性树脂为丙烯酸树脂、乙烯基树脂、氯化乙烯、聚烯烃等的一种或几种混合物，可为溶剂型树脂或水性树脂。
13.本发明所述防铜粉的粒径为50～500μm，可粒径分布范围为100μm。
14.本发明所述防铜合金粉的粒径为50～500μm，可粒径分布范围为100μm。
15.本发明所述颜填料为铁红、铁黑、滑石粉、碳酸钙粉、钛白粉等一种或几种混合。
16.本发明所述稀释剂，不可溶脆性树脂为溶剂型树脂时，包括二甲苯、正丁醇、醋酸丁酯等；不可溶脆性树脂为水性树脂时，稀释剂为水。
17.本发明所述助剂包括触变剂、分散剂、消泡剂、防沉剂等。
18.本发明采用的触变剂包括气相二氧化硅、羟丙基甲基纤维素等。
19.本发明采用的分散剂包括诺普科5040、诺普科5027等。
20.本发明采用的消泡剂包括诺普科nxz、德国比克byk028等。
21.本发明采用的防沉剂包括硅酸镁铝、有机膨润土等。
22.本发明的制备工艺包括如下步骤。
23.将2～5重量份稀释剂放置分散罐中，低速搅拌条件下依次加入0.5份消泡剂和0.5份防沉剂，搅拌10分钟，再依次加入10～20重量份颜填料、30～40重量份不可溶脆性树脂、20～40重量份铜粉、20～40重量份铜合金粉，搅拌时间为30～180分钟。
24.上述物料混合均匀后，加入分散剂，控制搅拌速度800rpm，搅拌时间为30分钟。
25.最后加0.5份触变剂，在转速800rpm的条件下高速分散30分钟。
26.恢复至室温静置30分钟，过滤后即可出料包装。
27.本发明的一种含铜及铜合金粉的铜粉基磨蚀型防污涂料，主要应用于船舶、码头、桥墩及海上平台等水线以下部位，涂层附着力3mpa以上，涂层在海水冲刷作用下会不断更新，表面始终布满铜粉及铜合金粉，在海水中会缓慢释放出cu
和cu
2
，具有2年以上的防污期效。
28.图3为铜粉基磨蚀型防污涂料在厦门海域浅海挂板的试验结果，从浅海挂板试验结果可知，本发明所述铜粉基磨蚀型防污涂料经厦门海域2年的实海挂板试验，涂层表面完好，无任何污损生物，防污评分100分。
29.本发明所述铜粉基磨蚀型防污涂料组成见下表。
30.涂料制备过程：将稀释剂放置分散罐中，低速搅拌条件下依次加入消泡剂、防沉剂和颜填料、不可溶脆性树脂、铜粉、铜合金粉，混合均匀，搅拌时间约为30～180分钟；混合均匀后，将分散剂加入到上述混合物中，控制搅拌速度800rpm，搅拌时间为30分钟；最后加入触变剂，在转速800rpm的条件下高速分散30分钟；恢复至室温静置30分钟，过滤即可出料包装。
附图说明
31.图1为传统磨蚀型防污涂料的失效过程示意图。
32.图2为本发明的铜粉基磨蚀型防污涂料作用原理图。
33.图3为铜粉基磨蚀型防污涂料在厦门海域浅海挂板的试验结果。
技术特征：
1.本发明提供的一种含铜及铜合金粉的铜粉基磨蚀型防污涂料在海水冲刷下，涂层表面会不断更新，涂层内部的铜粉及铜合金粉在海水中通过电化学作用，缓慢释放出cu
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，达到防污的目的。2.本发明提供的一种含铜及铜合金粉的铜粉基磨蚀型防污涂料采用不溶于海水，但脆性较高的树脂为基料树脂，添加铜粉、铜合金粉、颜填料及相关助剂配制而成，主要组成如下：不可溶脆性树脂
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10～30份；铜粉
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20～40份；铜合金粉
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20～40份；颜填料
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10～20份；稀释剂
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2～5份；助剂
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1～2份。3.根据权利要求1所述一种铜粉基磨蚀型防污涂料，其特征是：最佳配置方法为先将稀释剂放置分散罐中，低速搅拌条件下依次加入消泡剂和防沉剂，搅拌10分钟，再依次加入颜填料、不可溶脆性树脂、铜粉、铜合金粉，搅拌时间为30～180分钟；上述物料混合均匀后，加入分散剂，控制搅拌速度800rpm，搅拌时间为30分钟；最后加0.5份触变剂，在转速800rpm的条件下高速分散30分钟；恢复至室温静置30分钟，过滤后即可出料包装。4.根据权利要求1所述一种铜粉基磨蚀型防污涂料，其特征是所述不可溶脆性树脂为丙烯酸树脂、乙烯基树脂、氯化乙烯、聚烯烃等的一种或几种混合物，可为溶剂型树脂或水性树脂。5.根据权利要求1所述一种铜粉基磨蚀型防污涂料，其特征是所述防铜粉的粒径为50～500μm，可粒径分布范围为100μm。6.根据权利要求1所述一种铜粉基磨蚀型防污涂料，其特征是所述防铜合金粉的粒径为50～500μm，可粒径分布范围为100μm。7.根据权利要求1所述一种铜粉基磨蚀型防污涂料，其特征是所述颜填料为铁红、铁黑、滑石粉、碳酸钙粉、钛白粉等一种或几种混合。8.根据权利要求1所述一种铜粉基磨蚀型防污涂料，其特征是所述稀释剂，不可溶脆性树脂为溶剂型树脂时，包括二甲苯、正丁醇、醋酸丁酯等；不可溶脆性树脂为水性树脂时，稀释剂为水。9.根据权利要求1所述一种铜粉基磨蚀型防污涂料，其特征是所述助剂包括触变剂、分散剂、消泡剂、防沉剂等。
技术总结
本发明所述一种含铜及铜合金粉的铜粉基磨蚀型防污涂料采用不可溶脆性树脂为主成膜物，添加铜粉和铜合金粉为主要防污活性物质释放源头，再辅助添加铁红、钛白粉、滑石粉、成膜助剂及相关助剂配制而成。该铜粉基磨蚀型防污涂料主要应用于船舶、码头、桥墩及海上平台等水线以下部位，涂层附着力3MPa以上，涂层在海水冲刷作用下会不断更新，表面始终布满铜粉及铜合金粉，在海水中会缓慢释放出Cu
技术研发人员：王邦建
受保护的技术使用者：中环海化（厦门）船舶智能涂料有限公司
技术研发日：2020.03.21
技术公布日：2021/10/11
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