[发明专利]污垢释放涂层

说明书

技术领域

本发明涉及污垢释放涂层，尤其涉及在污垢释放涂层中用作粘结涂层(tie coat)或表面涂层的涂层组合物，所述组合物包含可固化或可交联的聚硅氧烷和硅烷封端的聚氨酯。本发明还涉及预防在水生环境中的污染的方法，并涉及本发明的组合物在应用于浸没在海水中的物品上的污垢释放涂层中的用途。

背景技术

浸没在海水中的表面常遭受海洋生物体，例如绿藻、褐藻、藤壶、蚌类、管虫等的污染。在海洋构造物上，例如船舶、采油平台和浮标等，这种污垢可能导致负重增加并加速腐蚀。船舶上的污垢会降低可操纵性并增大摩擦阻力，这会导致速度减慢并增加油耗。

为了预防这些海洋生物体的附着和生长，使用了防污涂层。传统的防污涂层是基于生物杀灭剂的并通过释放对水生污垢生物体有害的物质来预防表面污垢的产生。

对环境更加友好的解决办法是使用无生物杀灭剂的污垢释放涂层。这些体系由于表面的物理特性而奏效。表面的低表面能、低玻璃转化温度(Tg)和低弹性模数使得生物体难以稳固地粘附在表面上，从而减少了海洋生物体的积聚。

污垢释放涂层并不预防结垢，而是减少污垢生物体在表面上的粘附。当水相对于表面移动时，产生的力将附着的污垢生物体从表面除去。因此，为了得到成功应用，被涂覆的表面上的液体动力必须足够高才能有效除去污垢生物体。因此，基于硅氧烷的污垢释放涂层通常优选在船舶上使用，特别是速度至少为15节的快速移动船舶。运动较慢的船舶或静止的表面不会经历足以防止结垢的水的力。

虽然有这些限制，但污垢释放组合物提供了很多有益特征，这些特征使得使用它们具有吸引力。所述组合物与防污组合物相比具有积极的环境特性，因为它们不含生物杀灭剂。这也消除了在船体清洁中氧化亚铜在海中的任意排放。涂层提供了与航行模式无关的均一膜厚度和可预测的涂层寿命，能抵抗降解和侵蚀。所述涂层的表面也相对光滑，这最大限度地减少了任何对燃料消耗的有害影响。

因此，对于利用它们自身的污垢释放性能和通过提高它们的经济可行性来改善污垢释放组合物有持续的需求。

本发明提供了这样的财务改善的路径，提供节省了应用时间和金钱的新组合物。尤其地，本发明的涂层使得在制备用在船舶上的污垢释放涂层时可以使用较少的层。

污垢释放组合物的粘结涂层或表面涂层传统上是聚合物、交联剂和催化剂的三组分体系。当结合时，这三种组分只是在空气中的水分的存在下固化。这种固化过程在所述表面上产生弹性体类型的涂层。通常，所用的聚合物是基于诸如聚硅氧烷的硅树脂。

基于聚硅氧烷的弹性体具有较差的粘附性能，但是，显然不具备金属表面为了用于海洋应用中所要求的必要的防腐性能。其结果是标准的污垢释放涂层体系为多层的。

待涂覆的海洋物体的表面(通常是钢表面)首先用有机基的底漆层(例如环氧树脂)涂覆。这使得所述钢为耐腐蚀的，并通常被用于在生产中保护钢基底。但是，已经证明将用聚硅氧烷污垢释放表面涂层涂覆这种环氧型层是不可能的，原因是所述污垢释放组合物和所述环氧底漆之间的粘附性差。

因此，所述环氧涂层随后跟着“连接涂层(link coat)”，所述“连接涂层”被设计为有机基团和无机基团的混合体，以便它提供与底漆层以及随后的涂层两者的良好的连接。如果粘附性问题特别明显，那么污垢释放表面涂层对此连接涂层也具有差的粘附性。在这种情况下，在连接涂层和表面涂层之间需要另外的“粘结涂层”。然后，聚硅氧烷污垢释放涂层形成表面涂层。因此，可以施加4层至金属基底表面上。

这一对多个层的要求对于应用来说既昂贵又费时。每层在可以施加另一层之前必须干燥等等。因此，希望获得具有改进的粘合性从而消除对粘结涂层和连接涂层中的一个或两个的需求的新污垢释放涂层。理想的情况下，因此，技术人员希望能够将污垢释放表面涂层添加到底漆层。最低限度，希望排除连接涂层。能够不施加另外的连接涂层而直接重涂已有的防污涂层或污垢释放涂层也是有用的。

用以改善污垢释放涂层中聚硅氧烷的粘合性的先前尝试已经涉及将氨基硅烷用作粘合促进剂，如在WO 2010/018164中描述的那样。

本发明人已经惊奇地发现：在固化前通过向污垢释放组合物添加硅烷封端的聚氨酯，观察到粘合性的显著增加，而且能排除连接涂层。

本发明提供了用作污垢释放涂层中的一层的涂层组合物，所述组合物具有改善的粘合性能且包含聚硅氧烷和硅烷封端的聚氨酯。聚氨酯的引入改善了聚硅氧烷涂层配方的粘合性能，从而形成具有比目前本领域中使用的那些更少的层的有效的污垢释放涂层体系。