一种水性有机硅改性船用水线涂料的制作方法

1.本发明涉及船用涂料加工技术领域，具体涉及一种水性有机硅改性船用水线涂料。

背景技术：

2.船体的水线是指在船舶入水后与水面交接的位置，由于船体内部承载的重量不同水线的位置也会在一定范围内浮动，在船体水线这一位置是处于经常受海水浸泡、冲刷及日光曝晒的干湿交替状态之飞溅区地带，所以为了对船体水线位置进行有效防护，一般在此位置涂覆一层水线漆进行防护。
3.作为在这一特殊腐蚀环境要求的涂料，水线漆必须具有良好的耐水、耐候、耐干湿交替性，同时具有良好的机械性能和抗剥脱性能，现有的水线漆一般为酚醛型水线漆、氯化橡胶水线漆以及环氧水线漆这几种，其中氯化橡胶水线漆为最主要的一类，主要以氯化橡胶为基料，加入颜料、增塑剂、填充料以及助剂等配制而成，这些漆料通常混合有有机溶剂，对环境以及人体的危害较大，且随着对海洋和陆地淡水的环保要求，船体所使用的漆料也进一步受到限制。
4.为了达到环保的要求，往往需要对原有漆料的有害成分进行替换，但是某些成分的缺失会导致漆料的性能严重降低，所以为了保证漆料的环保性以及对船体水线位置特殊的防护作用需要开发一种环保型水线漆。

技术实现要素：

5.针对现有技术不足，本发明提供一种水性有机硅改性船用水线涂料，减少有机溶剂的添加，保证漆料的环保性能，同时通过双组分水性涂料的涂覆，能够有效保证漆料的耐腐蚀性能，提升涂料的力学性能，保证对船体水线位置的有效防护。
6.为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
7.一种水性有机硅改性船用水线涂料，所述有机硅改性船用水线涂料由a组分水性涂料和b组分水性固化剂按照质量比5∶1组成，所述a组分水性涂料由以下质量百分比的原料制成：水性羟基丙烯酸分散体30％-65％、水性氟硅树脂5％-25％、改性纳米二氧化钛5％-30％、颜料0.5％-10％、改性超细沉淀硫酸钡2％-15％、分散剂2％-20％、消泡剂0.1％-4％、增稠剂0.1％-3％、去离子水2％-30％。
8.优选的，所述b组分水性固化剂为水性脂肪族异氰酸酯。
9.优选的，所述水性羟基丙烯酸分散体为采用亲水溶剂、半亲水溶剂和斥水溶剂制成混合溶剂来制备，且其中亲水溶剂、半亲水溶剂和斥水溶剂的比例为3∶2∶1。
10.优选的，所述改性纳米二氧化钛的制备方法包括以下步骤：
11.(1)纳米二氧化钛预处理：将纳米二氧化钛加入酸性溶液中加热分散搅拌，后调节溶液至中性，离心后采用乙醇溶液进行清洗并干燥，得预处理纳米二氧化钛备用；
12.(2)纳米二氧化钛初步改性：将上述预处理纳米二氧化钛置于加热的二丙二醇丁
醚中，同时边搅拌边添加两性表面活性剂，反应3-5h后，抽滤干燥，得初步改性纳米二氧化钛；
13.(2)纳米二氧化钛改性：将上述初步改性纳米二氧化钛加入丁二醇中，再加入偶联剂持续分散后离心干燥，得改性纳米二氧化钛。
14.优选的，所述纳米二氧化钛预处理过程中所使用的酸性溶液的ph值为6-6.5。
15.优选的，所述改性超细沉淀硫酸钡的制备方法包括以下步骤：
16.(1)超细沉淀硫酸钡预处理：将超细沉淀硫酸钡进行加热后激冷，再研磨粉碎，得预处理原料备用；
17.(2)超细沉淀硫酸钡表面改性处理：将上述预处理原料与液体硅树脂混合后充分搅拌分散，后分离得改性超细沉淀硫酸钡。
18.优选的，所述超细沉淀硫酸钡预处理的方式为将超细沉淀硫酸钡加热至200-250℃，且激冷的温度为零下30℃-零下50℃，激冷时间为3-8s。
19.优选的，所述分散剂为阴离子型分散剂。
20.优选的，所述消泡剂为水性消泡剂。
21.优选的，所述增稠剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐。
22.本发明提供一种水性有机硅改性船用水线涂料，与现有技术相比优点在于：
23.(1)本发明以水为稀释剂、水性羟基丙烯酸分散体、氟硅树脂为基料，并辅助各种助剂以及改性填料，有效减少污染物和挥发性成分的添加，提升材料的环保性，并且能够用于各种水体环境中，有效保护海洋和陆地湖泊的水体健康。
24.(2)本发明中采用亲水溶剂、半亲水溶剂和斥水溶剂制成混合溶剂来制备水性羟基丙烯酸分散体，有效保证整体漆料的粘附性，以及水性羟基丙烯酸分散体的整体分散均匀性，同时便于与后续的填料相结合，提升涂料整体性能的均匀性。
25.(3)本发明中添加采用酸液处理并联合表面活性剂和偶联剂共同改性的纳米二氧化钛，以及经过升温与激冷后与硅树脂联合改性的超细硫酸钡，通过表面改性有效提升纳米二氧化钛以及超细硫酸钡在基料的分散性能，防止超细粉体在混合过程中的团聚现象，提升材料性能的均匀性，并且改性后的纳米二氧化钛和超细硫酸钡的混合添加能够有效提升漆料的力学性能。
26.(4)本发明中采用水性羟基丙烯酸分散体联合氟硅树脂，再混合改性纳米二氧化钛、改性超细沉淀硫酸钡，在后续固化剂的组合下，能够有效形成致密的网状结构，同时改性纳米二氧化钛、改性超细沉淀硫酸钡的混合能够有效与基料结合并形成填充骨架，进一步提升材料的耐腐蚀效果。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1：
29.1、水性羟基丙烯酸分散体的制备：
30.(1)将丙二醇甲醚、丙二醇丁醚和溶剂汽油s-100按照质量比3∶2∶1混合，得混合溶剂备用；
31.(2)将甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸混合再加入引发剂和链转移剂混合均匀，得混合液备用；
32.(3)将上述混合溶剂升温至反应温度后滴加混合液，滴加完成后保温2h，降温至70℃再加入n,n-二甲基乙醇胺混合均匀后提那家去离子水进行分散，得水性羟基丙烯酸分散体。
33.2、改性纳米二氧化钛的制备：
34.(1)纳米二氧化钛预处理：将纳米二氧化钛加入ph值为6-6.5酸性溶液中加热至60℃分散搅拌30min，后调节溶液至中性，离心后将沉淀采用乙醇溶液进行清洗并干燥，得预处理纳米二氧化钛备用；
35.(2)纳米二氧化钛初步改性：将上述预处理纳米二氧化钛置于50-60℃的二丙二醇丁醚中，并边搅拌边向添加烷基二甲基甜菜碱，持续搅拌混合反应3-5h后，再抽滤干燥，得初步改性纳米二氧化钛；
36.(2)纳米二氧化钛改性：将上述初步改性纳米二氧化钛加入丁二醇中，再加入硅烷偶联剂kh560持续分散后离心干燥，得改性纳米二氧化钛。
37.3、改性超细沉淀硫酸钡的制备：
38.(1)超细沉淀硫酸钡预处理：将超细沉淀硫酸钡加热至250℃后置于零下40℃的环境中激冷5s后取出，再研磨粉碎，得预处理原料备用；
39.(2)超细沉淀硫酸钡表面改性处理：将上述预处理原料与液体硅树脂混合后以1000r/min的转速搅拌分散30min，后分离多余的液体硅树脂得改性超细沉淀硫酸钡。
40.实施例2：
41.双组分水性有机硅改性船用水线涂料的制备：
42.a组分制备：
43.按照质量百分比准备原料：上述实施例1制备的水性羟基丙烯酸分散体40％、水性氟硅树脂15％、上述实施例1制备的改性纳米二氧化钛20％、碳黑1％、上述实施例1制备的改性超细沉淀硫酸钡5％、油酸钠3％、聚醚消泡剂0.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐1％、去离子水14.5％；并将上述原料混合搅拌均匀得a组分；
44.b组分为水性脂肪族异氰酸酯。
45.对比例1：
46.双组分涂料的制备：
47.a组分制备：
48.按照质量百分比准备原料：上述实施例1制备的水性羟基丙烯酸分散体40％、水性氟硅树脂15％、纳米二氧化钛20％、碳黑1％、上述实施例1制备的改性超细沉淀硫酸钡5％、油酸钠3％、聚醚消泡剂0.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐1％、去离子水14.5％；并将上述原料混合搅拌均匀得a组分；
49.b组分为水性脂肪族异氰酸酯。
50.对比例2：
51.双组分涂料的制备：
52.a组分制备：
53.按照质量百分比准备原料：上述实施例1制备的水性羟基丙烯酸分散体40％、水性氟硅树脂15％、上述实施例1制备的改性纳米二氧化钛20％、碳黑1％、超细沉淀硫酸钡5％、油酸钠3％、聚醚消泡剂0.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐1％、去离子水14.5％；并将上述原料混合搅拌均匀得a组分；
54.b组分为水性脂肪族异氰酸酯。
55.对比例3：
56.双组分涂料的制备：
57.a组分制备：
58.按照质量百分比准备原料：水性羟基丙烯酸分散体(采用单一丙二醇甲醚为溶剂)40％、水性氟硅树脂15％、上述实施例1制备的改性纳米二氧化钛20％、碳黑1％、上述实施例1制备的改性超细沉淀硫酸钡5％、油酸钠3％、聚醚消泡剂0.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐1％、去离子水14.5％；并将上述原料混合搅拌均匀得a组分；
59.b组分为水性脂肪族异氰酸酯。
60.对比例4：
61.双组分涂料的制备：
62.a组分制备：
63.按照质量百分比准备原料：水性羟基丙烯酸分散体(采用单一丙二醇甲醚为溶剂)40％、水性氟硅树脂15％、纳米二氧化钛20％、碳黑1％、改性超细沉淀硫酸钡5％、油酸钠3％、聚醚消泡剂0.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐1％、去离子水14.5％；并将上述原料混合搅拌均匀得a组分；
64.b组分为水性脂肪族异氰酸酯。
65.检测：
66.将上述实施例2和对比例1-4中的涂料a、b组分按照质量比5∶1混合均匀制成涂覆漆料进行性能检测：
67.1、按照下表1的标准对各组漆料进行基本性能检测：
68.表1
[0069][0070][0071]
具体检测结果如下表2所示：
[0072]
表2
[0073][0074]
由上表可知，实施例2中漆料的干燥速度优于对比例1-4，且采用实施例2中漆料的附着力也较为优异。
[0075]
2、对各组的漆料进行耐腐蚀效果检测：
[0076]
①
按照gb/t 10834-2008的方法对上述实施例2和对比例1-4的漆料进行耐盐水浸泡实验(27
±
6℃)；和耐热盐水浸泡实验(35
±
2℃)，且以七天为一个周期，并耐热盐水浸泡实验中在每个周期的最后2h做温度(80
±
2℃)热盐水浸泡试验，分别记录1、5、10个周期浸泡下各组漆料的情况，结果如下表3所示：
[0077]
表3
[0078][0079][0080]
②
对上述实施例2和对比例1-4的漆料按照gb/t 1771-2007的方式进行耐盐雾检
测(1000h)；按照gb/t 14522-2008的方式进行耐人工老化检测(紫外灯500h)；按照gb/t 9260-2008中附录a的方式进行耐划水性检测(5个周期)；按照gb/t 9274-1988的方式进行耐油性检测(15w/40柴油机润滑油48h)，具体见侧结果如下表4所示：
[0081]
表4
[0082][0083]
由上述检测可知，实施例2中制备的漆料具有优越的耐腐蚀效果，能够满足实际船体水线处的防护。
[0084]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0085]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种水性有机硅改性船用水线涂料，其特征在于，所述有机硅改性船用水线涂料由a组分水性涂料和b组分水性固化剂按照质量比5∶1组成，所述a组分水性涂料由以下质量百分比的原料制成：水性羟基丙烯酸分散体30％-65％、水性氟硅树脂5％-25％、改性纳米二氧化钛5％-30％、颜料0.5％-10％、改性超细沉淀硫酸钡2％-15％、分散剂2％-20％、消泡剂0.1％-4％、增稠剂0.1％-3％、去离子水2％-30％。2.根据权利要求1所述的一种水性有机硅改性船用水线涂料，其特征在于：所述b组分水性固化剂为水性脂肪族异氰酸酯。3.根据权利要求1所述的一种水性有机硅改性船用水线涂料，其特征在于：所述水性羟基丙烯酸分散体为采用亲水溶剂、半亲水溶剂和斥水溶剂制成混合溶剂来制备，且其中亲水溶剂、半亲水溶剂和斥水溶剂的比例为3∶2∶1。4.根据权利要求1所述的一种水性有机硅改性船用水线涂料，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛的制备方法包括以下步骤：(1)纳米二氧化钛预处理：将纳米二氧化钛加入酸性溶液中加热分散搅拌，后调节溶液至中性，离心后采用乙醇溶液进行清洗并干燥，得预处理纳米二氧化钛备用；(2)纳米二氧化钛初步改性：将上述预处理纳米二氧化钛置于加热的二丙二醇丁醚中，同时边搅拌边添加两性表面活性剂，反应3-5h后，抽滤干燥，得初步改性纳米二氧化钛；(2)纳米二氧化钛改性：将上述初步改性纳米二氧化钛加入丁二醇中，再加入偶联剂持续分散后离心干燥，得改性纳米二氧化钛。5.根据权利要求4所述的一种水性有机硅改性船用水线涂料，其特征在于，所述纳米二氧化钛预处理过程中所使用的酸性溶液的ph值为6-6.5。6.根据权利要求1所述的一种水性有机硅改性船用水线涂料，其特征在于，所述改性超细沉淀硫酸钡的制备方法包括以下步骤：(1)超细沉淀硫酸钡预处理：将超细沉淀硫酸钡进行加热后激冷，再研磨粉碎，得预处理原料备用；(2)超细沉淀硫酸钡表面改性处理：将上述预处理原料与液体硅树脂混合后充分搅拌分散，后分离得改性超细沉淀硫酸钡。7.根据权利要求6所述的一种水性有机硅改性船用水线涂料，其特征在于：所述超细沉淀硫酸钡预处理的方式为将超细沉淀硫酸钡加热至200-250℃，且激冷的温度为零下30℃-零下50℃，激冷时间为3-8s。8.根据权利要求1所述的一种水性有机硅改性船用水线涂料，其特征在于：所述分散剂为阴离子型分散剂。9.根据权利要求1所述的一种水性有机硅改性船用水线涂料，其特征在于：所述消泡剂为水性消泡剂。10.根据权利要求1所述的一种水性有机硅改性船用水线涂料，其特征在于：所述增稠剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐。

技术总结

本发明提供一种水性有机硅改性船用水线涂料，涉及船用涂料加工技术领域。所述水线涂料包括A组分和B组分组成，其中A组分包括水性羟基丙烯酸分散体、水性氟硅树脂、改性纳米二氧化钛、颜料、改性超细沉淀硫酸钡、分散剂、消泡剂、增稠剂、去离子水等成分组成。本发明克服了现有技术的不足，减少有机溶剂的添加，保证漆料的环保性能，同时通过双组分水性涂料的涂覆，能够有效保证漆料的耐腐蚀性能，提升涂料的力学性能，保证对船体水线位置的有效防护。保证对船体水线位置的有效防护。