一种石墨铜粉基接触型防污涂料及制备方法与流程

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石墨铜粉基接触型防污涂料及制备方法。


背景技术：

2.船舶在航行过程中，藤壶、牡蛎、硅藻等海洋生物会在船底附着生长，当生长到一定程度时会大幅增加船底表面粗糙度，提高船舶航行阻力，进而降低船速，增加燃油消耗。涂装防污涂料是抑制污损生物附着生长的一种最常见、最有效、最经济的方法。
3.当前，研究及应用较多的有磨蚀型防污涂料、无锡自抛光防污涂料、污损释放型防污涂料和仿生防污涂料等。磨蚀型防污涂料和无锡自抛光防污涂料分别以较脆不溶型树脂或水解型丙烯酸酯树脂为基料，以氧化亚铜为主防污剂，添加吡啶硫酮铜、吡啶硫酮锌、氧化锌等辅助防污剂，再添加颜填料及相关助剂配制而成，一般具有2~5年的防污期效。污损释放型防污涂料和仿生防污涂料不含防污剂，主要依靠涂层表面特性作用使污损生物难以附着，或附着后容易脱附，但这两类涂层主要应用于航停比及航速高的船舶，大部分还处于研究阶段，实船应用的产品较少，一般具有1~2年的防污期效。
4.接触型防污涂料是最早出现的一种防污涂料，以不可溶树脂为基料，添加防污剂及其它助剂配置而成。涂层表面的防污剂释放完后，内部防污剂无法顺利有效渗出，达不到最低有效浓度的要求，极易导致污损生物附着，防污期效仅有1年左右，目前已基本被淘汰。
5.针对传统接触型防污涂料的不足，专利202010114017.5提出了一种新型的接触型防污涂料，即含铜及铜合金粉的铜粉基接触型防污涂料。该专利通过涂层表面的铜粉和铜合金粉在海水中的电化学作用，缓慢释放出cu

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，具有3～5年的防污期效，为新型长效接触型防污涂料的研制提供新的思路。
6.本专利对专利202010114017.5的技术方案进一步改进，提出了一种石墨铜粉基接触型防污涂料及制备方法，利用石墨的导电性进一步提升铜粉和铜合金粉的电解速率，提高涂层表面cu

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的浓度，增强防污能力。石墨铜粉基接触型防污涂料的制备方法是先将石墨、铜粉、铜合金粉充分混合均匀，然后分批次加入到不可溶树脂基料中，再添加颜填料及助剂等配置而成。石墨铜粉基接触型防污涂料涂覆在防腐涂层表面，完全固化后用砂纸进行打磨，使涂层表面露出金属颜色，铜粉、铜合金粉和石墨在海水中通过电化学作用，缓慢释放出cu

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，具有5年以上的防污期效。


技术实现要素：

7.本发明通过以下技术方案实现。
8.具体来说，本发明提供了一种石墨铜粉基接触型防污涂料。
9.本发明提供的铜粉基接触型防污涂料，主要成分包括不可溶树脂、石墨、铜粉、铜合金粉、颜填料及助剂等，主要组成如表1所示。
10.本发明所述不可溶树脂为环氧树脂、有机硅树脂、胶粘剂的一种或两种或三种混合物，可为溶剂型树脂或水性树脂。
11.本发明所述石墨为超细石墨，粒径为6μm~1mm。
12.本发明所述铜粉的粒径为50～500μm，粒径分布范围为100μm。
13.本发明所述铜合金粉的粒径为50～500μm，粒径分布范围为100μm。
14.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。
15.本发明所述稀释剂，不可溶树脂为溶剂型树脂时，包括二甲苯、正丁醇、醋酸丁酯等；不可溶树脂为水性树脂时，稀释剂为水。
16.本发明所述助剂包括触变剂、分散剂、消泡剂、防沉剂等。
17.本发明的制备工艺包括如下步骤。
18.将石墨、铜粉和铜合金粉按比例添加到球磨机，充分混合12小时后，取出备用。
19.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20～50重量份不可溶树脂、26～80重量份石墨铜混合粉，搅拌时间为30～180分钟；然后依次加入0～20重量份颜填料。
20.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。
21.最后加防沉剂、触变剂等其它助剂，在转速800rpm的条件下高速分散30分钟。
22.恢复至室温静置30分钟，过滤后即可出料包装。
23.本发明的一种石墨铜粉基接触型防污涂料，主要应用于船舶、码头、桥墩及海上平台等水线以下部位，在海水中会持续稳定释放出cu

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，具有5年以上的防污期效。
24.本发明所述铜粉基接触型防污涂料组成如表2所示。
25.涂料制备过程：将石墨、铜粉和铜合金粉按比例添加到球磨机，充分混合12小时后，取出备用。将稀释剂放置分散罐中，低速搅拌条件下依次加入不可溶树脂、石墨铜混合粉，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；最后加入防沉剂和触变剂，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。
26.附图及说明：图1为石墨铜粉基接触型防污涂料在厦门海域浅海挂板试验结果（3年，6个海生物旺季）。从浅海挂板试验结果可知，本发明所述铜粉基接触型防污涂料经厦门海域3年6个海生物旺季的实海挂板试验，涂层表面完好，无任何污损生物，防污评分100分。


技术特征：
1.本发明提供的一种石墨铜粉基接触型防污涂料采用不可溶树脂为主成膜物，添加铜粉和铜合金粉为主要防污活性物质释放源头，利用石墨的导电性进一步提升铜粉和铜合金粉的电解速率，提高涂层表面cu

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的浓度，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，主要组成如下：不可溶树脂
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20～50份；石墨
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1～10份；铜粉
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20～40份；铜合金粉
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5～30份；颜填料
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0～20份；稀释剂
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2～5份；助剂
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1～2份。2.根据权利要求1所述一种石墨铜粉基接触型防污涂料，其特征是：最佳配置方法为先将石墨、铜粉和铜合金粉按比例添加到球磨机，充分混合12小时后，取出备用；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20～50重量份不可溶树脂、26～80重量份石墨铜混合粉，搅拌时间为30～180分钟；然后依次加入0～20重量份颜填料；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；最后加防沉剂、触变剂等其它助剂，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。3.根据权利要求1所述一种铜粉基接触型防污涂料，其特征是所述石墨的粒径为6μm~1mm。4.根据权利要求1所述一种铜粉基接触型防污涂料，其特征是所述不可溶树脂为环氧树脂、有机硅树脂、胶粘剂的一种或两种或三种混合物，可为溶剂型树脂或水性树脂。5.根据权利要求1所述一种铜粉基接触型防污涂料，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所述一种铜粉基接触型防污涂料，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所述一种铜粉基接触型防污涂料，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所述一种铜粉基接触型防污涂料，其特征是所述稀释剂，不可溶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所述一种铜粉基接触型防污涂料，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
本发明所述一种石墨铜粉基接触型防污涂料采用不可溶树脂为主成膜物，添加石墨、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。涂层完全固化后用砂纸进行打磨，使涂层表面露出金属颜色，铜粉、铜合金粉和石墨在海水中通过电化学作用，缓慢释放出Cu


技术研发人员：王邦建 王炳程
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：2020.04.29
技术公布日：2021/10/28