[发明专利]一种无毒长效低表面能防污树脂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及防污涂料领域，具体为一种新型无毒长效低表面能防污树脂及其制备方法和应用，特别是纳米粒子有机硅改性丙烯酸树脂，主要用于船舶的防污。该树脂对海洋生物无毒害，将自清洁、低表面能以及水解抗玷污等性能容于一身。

背景技术

传统的防污涂料由于多使用有机锡、氧化汞、DDT等毒料，其毒性较大，对海洋生物及生态环境污染严重，通过食物链直接影响人的身体健康，被禁止使用，已基本退出了防污涂料的市场。

目前，得到成功应用的是无锡自抛光涂料，其以具有亲水性的丙烯酸聚合物自消溶树脂为基料，配合低毒氧化亚铜和其他防污剂制成，具有自抛光和减阻的效果，防污期效可达3年。但其在使用过程中，它不能改变最初的粗糙度，省油效果不好，而且其最大的缺点是：在毒料渗出后在涂膜表面形成一层粘膜，在坞修时严重影响下道防污漆施工的附着力问题，且有研究表面，铜+辅助毒剂对海洋的危害几乎等同于有机锡，该类防污涂料最终也将被禁用。

国内外都致力于新一代无毒海洋防污涂料的研究，主要有新一代无毒自抛光防污漆、仿生防污涂料、低表面能防污涂料、纳米结构表面防污涂料、导电防污涂料等。

其中，低表面能防污涂料则能防止各种海生物的附着，更为重要的是，低表面能防污涂料是基于涂料表面的低表面能物理作用，起到长期防污的作用，不存在毒性物质的释放损耗问题。低表面能防污涂料环境友好、安全无毒，被公认是一种最理想的海洋防污涂料。制约低表面能海洋防污涂料发展的主要问题：一是难以获得具有更低表面能的表面材料，使其与水的接触角更大，使海生物更不容易粘附；二是其在海水中易发生重构，使其表面能随时间增大，与水接触角降低，海生物又容易附着。

纳米粒子具有特有的小尺寸效应、表面效应、量子效应、宏观量子隧道效应等，越来越受到研究者的青睐。目前广泛的应用方法是将纳米粒子与聚合物直接进行分散混合而得到的一类复合材料，该方法的优点是操作简单，容易工业化，但是要是将原生态的纳米粒子分散均匀较困难，而且分散体的稳定性也不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无毒长效低表面能防污树脂及其制备方法和应用，解决现有技术中有机硅树脂与底层油漆附着力不足，原生态的纳米粒子分散均匀较困难，而且分散体的稳定性不佳等问题。

本发明的技术方案是：

一种无毒长效低表面能防污树脂，按质量份数计，该树脂的组分如下：

纳米粒子10-30份；乙醇50-100份；有机硅偶联剂10-50份；水2-9份；盐酸（浓度37wt%）0.1-1.0份；丙烯酸单体30-60份；引发剂0.01-1.0份；有机溶剂20-100份。

所述的无毒长效低表面能防污树脂，纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米二氧化钛中的一种或一种以上，纳米粒子的粒度为50-200nm。

所述的无毒长效低表面能防污树脂，有机硅偶联剂为丙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷一种或一种以上。

所述的无毒长效低表面能防污树脂，丙烯酸单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或一种以上。

所述的无毒长效低表面能防污树脂，引发剂为偶氮类化合物或乙酸酯类化合物，偶氮类化合物为偶氮-二异丁氰，乙酸酯类化合物为过苯甲酸叔丁酯或过辛酸叔丁酯。

所述的无毒长效低表面能防污树脂，有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、乙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、丙酮、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇丙醚、丙二醇乙醚、丙二醇丙醚、丙二醇丁醚、环己酮、甲基乙基酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲基异丙基甲酮、甲基正丁基酮、甲基异丁基酮、四氢呋喃中的一种或一种以上。

所述的无毒长效低表面能防污树脂的制备方法，先将纳米粒子用有机硅偶联剂进行预处理，然后将有机硅偶联剂进行水解，再将水解物得到的有机硅低聚物与丙烯酸单体进行聚合反应，包括如下步骤：

1）纳米粒子的预处理