[发明专利]一种低表面能船舶底漆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低表面能船舶底漆及其制备方法，通过自由基聚合反应制备了一种氟硅共聚物，随后将支链上含有端羟基的氟硅共聚物和具有六元噁嗪环结构的聚合物通锌离子形成螯合物以结合得到。本发明氟硅共聚物中支链上的硅烷基团经过复杂的水解缩合反应，能够形成稳定的网状结构，对腐蚀介质的吸收产生了障碍效应，含氟侧链由于较低的表面自由能，能够减少污物在涂层上的附着；六元噁嗪环结构的聚合物和氟硅共聚物以锌离子为螯合中心结合在一起，降低了固化所需要的温度，同时还能够延长腐蚀介质的扩散途径，进一步地提高了涂层的阻隔能力。

技术领域

本发明涉及有机涂料的制备技术领域，尤其涉及一种低表面能船舶底漆及其制备方法。

背景技术

在船舶航行的过程中，海水及水中生物引起的腐蚀及污染是一个普遍存在的问题。船体表面粗糙，容易附着腐蚀性物质或生物，加重了金属腐蚀，增强了航行的摩擦阻力，严重影响着人类海洋活动的正常进行。涂层的应用能有效抑制海洋生物的附着，然而腐蚀介质的连续侵蚀会削弱涂层的阻隔效果，因此长期有效地降低生物或腐蚀介质对涂层的侵蚀是提高船舶使用寿命的关键。

专利CN 110041769 A公开了一种漆酚/氟碳树脂/锌粉复合海洋耐盐雾漆及其制备方法，将漆酚与氟碳树脂、锌粉按质量比3:4:3混合，再加入混合物总质量1％的防腐剂苯甲酸钠，室温下机械搅拌混合10min，即得到所述漆酚/氟碳树脂/锌粉复合海洋防腐漆，利用氟碳树脂改善了漆酚的综合使用性能。专利CN 109913096 A提供了一种纳米改性环氧船舶底漆涂料，通过优化配方，采用纳米二氧化硅进行改性，增加了环氧漆的粘结强度，同时具有良好的耐腐蚀性能。上述专利存在涂层表面能较高的问题，实际使用中可能会出现抗污物附着性能较差的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所解决的技术问题是：(1)提供一种船舶底漆，所述船舶底漆具有低表面能的特性，对海洋生物及腐蚀性介质具有良好的抵抗性能；(2)解决底漆中苯并噁嗪类化合物固化温度高的技术问题，降低底漆的固化温度，提升产品的操作性。

海洋生物及腐蚀性介质的不断侵蚀会导致船体的金属材料遭受不可避免的破坏。现有技术中对船舶涂刷有机涂料是保护金属材料的一种常见方法。然而，这种方法难以具备长期有效性，其原因在于，涂层长期浸泡在电解液中，腐蚀成分不断渗透，将导致涂层的保护失效，导致金属材料表面出现严重的海洋生物淤积和腐蚀。由于传统的涂料具有很高的腐蚀失效风险，因此，迫切需要设计开发具有优异防腐性能的防污涂料。

发明人观察到，涂层的耐蚀性与对腐蚀介质的阻隔性能密切相关，传统涂层在固化或使用期间形成的涂层缺陷会加速电解质通过涂层的渗透。为了解决这一技术问题，发明人通过丙烯酸正丙酯、五氟苄基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟丙酯进行自由基聚合反应制备了一种氟硅共聚物；氟硅共聚物中支链上的硅烷基团经过复杂的水解缩合反应，能够形成稳定的网状结构，对腐蚀介质的吸收产生了障碍效应，进而大大提高了涂层的耐蚀性；氟硅共聚物中含氟侧链由于较低的表面自由能，能够减少污物在涂层上的附着，低表面能船舶底漆固化后，含硅支链的交联度增加，形成网状Si-O-Si结构，可以固定氟化基团，减少氟化基团在涂层表面收到水流等冲击导致的破坏。

一种低表面能船舶底漆的制备方法，包括如下步骤：将支链上含有端羟基的氟硅共聚物和具有六元噁嗪环结构的聚合物通锌离子形成螯合物以结合，其中锌离子处于螯合物的中心；所述氟硅共聚物通过丙烯酸正丙酯、五氟苄基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟丙酯进行自由基聚合反应得到。

优选的，一种低表面能船舶底漆的制备方法，包括如下步骤：

S1无氧条件下，以偶氮类化合物作为引发剂，使丙烯酸正丙酯和五氟苄基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟丙酯进行自由基聚合反应，得到氟硅共聚物；