[发明专利]一种改性碳纳米管-聚氨酯防污涂料基料

说明书

本发明提供一种改性碳纳米管‑聚氨酯防污涂料基料，涉及涂料技术领域，该防污涂料基料制备方法包括制备水性聚氨酯分散物、制备改性碳纳米管以及改性碳纳米管接枝聚氨酯，最终得到改性碳纳米管‑聚氨酯防污涂料基料。本发明将二异氰酸酯、聚醚二醇、扩链剂作为基础原料通过原位聚合法制备聚乙烯，再利用硅烷偶联剂改性碳纳米管，提高碳纳米管在聚合物中的相容性和结合能力，硅烷偶联剂与聚氨酯接枝，从而将聚氨酯接枝在碳纳米管表面，制备得到的涂膜连接微小电流，可以有效阻止海洋生物的附着，添加碳纳米管减少涂料表面能，进一步增加海洋生物附着难度，通过本发明制备的防污涂料基料制备出的防污涂料具有低表面能以及防污效果优良等优点。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种改性碳纳米管-聚氨酯防污涂料基料。

背景技术

海洋中微生物、植物和动物附着在舰船、潜艇、钻探设备、仪器仪表、养殖网笼等浸入海水的物体上并对之产生不利影响的现象称为生物污损。生物污损给舰船、潜艇、钻探设备等海洋设施带来严重的危害，造成了巨大的经济浪费，并制约着我国海洋国防和海洋事业的拓展。船舶防污涂料是防止船舶在海洋行时海洋生物附着而造成船舶行进受阻导致污损的涂料。船舶防污涂料能保持浸水部位光滑无污物附着。

传统的船舶防污涂料在一定时间内为防止海洋附着生物的附着，漆膜内的毒料稳定地逐步向海水渗出，且漆膜具有一定的透水性，以保证毒性连续渗出；船舶防污涂料还需与防锈漆有良好的附着力和配套性能，防污涂料本身亦应有较好的层间附着力并能与防锈漆微溶为好。漆膜要有良好的耐海水冲击性，在长期浸没于水中时不起泡、不脱落，在航行过程中，有不同程度的自抛光能力，有良好的贮存稳定性，一般为1年，在贮存期间防污性能不下降。

但是随着国际各国对海洋环境的关注，传统的船舶防污涂料因其高毒性而正逐步退出历史舞台。我国为减少船舶防污漆在生产和使用过程中对环境和人体健康的影响，发布了《环境标志产品技术要求船舶防污漆》标准。该标准列出了船舶防污漆中禁用的物质，包括乙二醇醚及其酯类、烷烃类、酮类、卤代烃类、醇类、硅盐酸类（石棉类）等六大种类的具体禁用物质。其对挥发性有机化合物（VOC）、甲苯+二甲苯+乙苯、苯以及可溶性重金属等有害物质的限量也进行了明确规定。对船舶防污漆中的活性物质，该标准明确提出禁止使用滴滴涕（DDT）、汞，同时对锡的总含量以及铜离子渗出率（稳定状态）进行了具体规定，要求产品中的活性物质应为低风险物质。开发新型高效无毒的防污涂装材料的研发已迫在眉睫。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种改性碳纳米管-聚氨酯防污涂料基料，通过硅烷偶联剂改性碳纳米管并接枝聚氨酯制备防污涂料基料，得到的防污涂料基料制备防污涂料具有导电效果好、低表面能等优点。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种改性碳纳米管-聚氨酯防污涂料基料，防污涂料基料制备方法包括如下步骤：（1）制备水性聚氨酯分散物：将真空脱水的聚醚多元醇加入反应釜A中，通入氮气，边搅拌边加入适量异氰酸酯，升温至75-85℃反应2小时后，降温至50-60℃，依次加入适量2,2-二羟甲基丙酸和扩链剂，充分混合后升温至70-85℃反应1-3小时，降温至60-65℃搅拌0.5-1h，自然冷却至常温，加入蒸馏水乳化，得到水性聚氨酯分散物；

（2）制备改性碳纳米管：将适量乙醇氨水混合溶液和硅烷偶联剂加入反应釜B中，室温下搅拌均匀，加入的碳纳米管，室温下搅拌均匀，再添加分散剂，室温下搅拌均匀，升温至60℃，恒温条件下反应4h，过滤洗涤、真空干燥，得到改性碳纳米管；

（3）改性碳纳米管接枝聚氨酯：将步骤（1）制备的水性聚氨酯分散体投入反应釜C中，通氮气，30-40℃下，将步骤（2）制备的改性碳纳米管投入反应釜C中，分三次滴加异氰酸酯，每隔30-45min，滴加完成后反应1-2h，加入二正丁胺，脱气，离心过滤、洗涤干燥，得到改性碳纳米管-聚氨酯。