一种用于船体表面水下防污的涂料及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水下防污涂料及其应用，尤其涉及一种用于船体表面水下防污的 涂料及其应用，属于功能高分子材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 海洋生物对船体及其它海洋设施的附着污损会带来一系列严重问题。通常低表面 能材料有良好的防污性能，如含氟聚合物具有低表面能，已广泛应用于涂料、表面活性剂和 润滑油等。将具有低表面能的含氟结构单元引入嵌段共聚物，可发生表面或界面分离，聚 合物膜表面可形成有序结构，在提高表面性能方面具有很大优势。聚乙二醇具有良好的生 物相容性和亲水性，与水作用可以在聚合物表面形成稳定的水合层，具有较低的界面能，可 抑制蛋白质吸附；氟碳化合物表面能低，化学稳定性好，具有极低的表面能，防止外来物的 附着。基于此，利用聚乙二醇（PEG)具有亲水性，在水中可有效抑制蛋白质吸附与细胞附 着，而含氟组分具有疏水、疏油性，具有低表面能的特点，使二者结合有望制成高性能防污 材料。但检索发现，将类似方法引入船体表面水下防污涂料的制备及应用还不多见，而具备 能够防污耐用效果稳定且成本低、制备方法简单的用于船体表面水下防污的涂料还未见报 道。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种用于船体表面水下防污的 涂料及其应用。
[0004] 本发明所述的用于船体表面水下防污的涂料，其特征在于：所述涂料是聚乙二 醇-b-聚苯乙烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯浓度为l-20mg/ml的二硫化碳或氯仿溶液， 其中所述聚乙二醇-b_聚苯乙烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯的化学分子式为：
[0006] 式中：X = 44, η = 35, m = 30。
[0007] 上述的用于船体表面水下防污的涂料料优选是聚乙二醇-b_聚苯乙烯-b_聚全 氟己基乙基丙烯酸酯浓度为5-10mg/ml的二硫化碳溶液；最优选是聚乙二醇-b-聚苯乙 烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯浓度为5mg/ml的二硫化碳溶液。
[0008] 本发明所述用于船体表面水下防污的涂料在实施船体表面防污处理中的应用。
[0009] 上述应用中：所述涂料应用的具体方法是：将涂料采用流延方法或涂刷于洁净干 燥的船体材料表面，在相对湿度为75~85%的环境下干燥挥发溶剂，再在干燥过程中喷 水蒸气使水分子渗入到涂料溶液表面形成蜂窝状孔薄膜，从而在船体材料表面获得疏水涂 层，实现船体表面水下防污。
[0010] 上述应用优选的实施方式是：所述涂料是聚乙二醇-b-聚苯乙烯-b-聚全氟己基 乙基丙烯酸酯浓度为5mg/ml的二硫化碳溶液，所述相对湿度为75%。
[0011] 本发明公开的用于船体表面水下防污的涂料可在船体材料表面形成蜂窝状孔薄 膜，实验证实，薄膜与水的接触角在140°~150°之间，这意味着凡是具有玻璃或金属表 面的船体材料均可以应用本发明的涂料制备获得疏水涂层，以实现对其进行防污处理，达 到防污耐用的技术效果。预示本发明提供的涂料在船舶、海洋工程机械和污水处理设备表 面制备涂层实施防污抗菌处理中具有广泛的应用，社会和经济价值可观。
【附图说明】
[0012] 图1 :在浓度为5mg/ml，湿度为75%的条件下，在玻璃片上得到的蜂窝状薄膜扫描 电子显微镜（SEM)图（2000倍）。
[0013] 图2 :在浓度为5mg/ml，湿度为75%的条件下，在玻璃片上得到的蜂窝状孔薄膜扫 描电子显微镜（SEM)图（10000倍）。
[0014] 图3 :在浓度为5mg/ml，湿度为75%的条件下，在玻璃片上得到的蜂窝状孔薄膜显 示接触角为145±Γ。
【具体实施方式】
[0015] 实施例1 :以具有玻璃表面的船体材料为例，阐述本发明所述涂料的应用
[0016] 玻璃处理：
[0017] 将玻璃依次置于（丙酮、水、乙醇、水）系列溶剂中，分别在40-50度下超声清洗 20-30分钟，再置于体积比为5:1:1的水-双氧水-轻胺混合溶液中，50度下浸泡1小时， 再用去离子水冲洗，氮气流下吹干，获得洁净干燥的玻璃船体材料。
[0018] 涂料制备：
[0019] 配制浓度为5mg/ml的聚乙二醇-b-聚苯乙烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯二硫 化碳溶液，获得涂料。
[0020] 涂料在实施船体表面防污处理中的应用：
[0021] 将涂料滴在获得的洁净干燥玻璃表面，在相对湿度为75 %的环境下干燥挥发溶 剂，再在干燥过程中喷水蒸气使水分子渗入到涂料溶液表面形成蜂窝状孔薄膜，从而在玻 璃表面获得疏水涂层。
[0022] 在玻璃片上得到的蜂窝状孔薄膜扫描电子显微镜（SEM)图见图1或2。
[0023] 实验测得：在玻璃片上得到的蜂窝状孔薄膜显示接触角为145±Γ。见图3。
[0024] 实施例2 :以具有钢铁表面的船体材料为例，阐述本发明所述涂料的应用
[0025] 钢铁处理：
[0026] 将钢铁置于36% -38%的浓盐酸中室温浸泡5-10分钟，然后水洗、烘干；再置于 质量分数比为5:2:10的浓硫酸-重铬酸钾-水的混合溶液中，70-75度下浸泡10-15分钟， 再用去离子水冲洗，氮气流下吹干，获得洁净干燥的金属船体材料。
[0027] 涂料制备：
[0028] 配制浓度为5mg/ml的聚乙二醇-b-聚苯乙烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯二硫 化碳溶液，获得涂料。
[0029] 涂料在实施船体表面防污处理中的应用：
[0030] 将涂料采用流延方法涂在获得的洁净干燥钢铁表面，在相对湿度为75%的环境 下干燥挥发溶剂，再在干燥过程中喷水蒸气使水分子渗入到涂料溶液表面形成蜂窝状孔薄 膜，从而在钢铁表面获得疏水涂层。
[0031] 实施例3 :以具有钢铁表面的船体材料为例，阐述本发明所述涂料的应用
[0032] 钢铁处理：
[0033] 将钢铁置于36% -38%的浓盐酸中室温浸泡5-10分钟，然后水洗、烘干；再置于 质量分数比为5:2:10的浓硫酸-重铬酸钾-水的混合溶液中，70-75度下浸泡10-15分钟， 再用去离子水冲洗，氮气流下吹干，获得洁净干燥的金属船体材料。
[0034] 涂料制备：
[0035] 配制浓度为10mg/ml的聚乙二醇-b-聚苯乙烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯二硫 化碳溶液，获得涂料。
[0036] 涂料在实施船体表面防污处理中的应用：
[0037] 将涂料采用流延方法涂在获得的洁净干燥钢铁表面，在相对湿度为75%的环境 下干燥挥发溶剂，再在干燥过程中喷水蒸气使水分子渗入到涂料溶液表面形成蜂窝状孔薄 膜，从而在钢铁表面获得疏水涂层。
【主权项】
1. 一种用于船体表面水下防污的涂料，其特征在于：所述涂料是聚乙二醇-b-聚苯乙 烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯浓度为l-20mg/ml的二硫化碳或氯仿溶液，其中所述聚乙 二醇-b-聚苯乙烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯的化学分子式为：式中：X = 44, η = 35, m = 30。2. 根据权利要求1所述的用于船体表面水下防污的涂料，其特征在于：所述涂料是聚 乙二醇-b-聚苯乙烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯浓度为5-10mg/ml的二硫化碳或氯仿溶 液。3. 根据权利要求2所述的用于船体表面水下防污的涂料，其特征在于：所述涂料是聚 乙二醇-b-聚苯乙烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯浓度为5mg/ml的二硫化碳溶液。4. 权利要求1、2或3所述用于船体表面水下防污的涂料在实施船体表面防污处理中的 应用。5. 根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述涂料应用的具体方法是：将涂料采用 流延方法或涂刷于洁净干燥的船体材料表面，在相对湿度为75~85 %的环境下干燥挥发 溶剂，再在干燥过程中喷水蒸气使水分子渗入到涂料溶液表面形成蜂窝状孔薄膜，从而在 船体材料表面获得疏水涂层，实现船体表面水下防污。6. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述涂料是聚乙二醇-b-聚苯乙烯-b-聚 全氟己基乙基丙烯酸酯浓度为5mg/ml的二硫化碳溶液，所述相对湿度为75%。
【专利摘要】本发明公开了一种用于船体表面水下防污的涂料，该涂料是由聚乙二醇-b-聚苯乙烯-b-聚全氟己基乙基丙烯酸酯制成的其浓度为1-20mg/ml的二硫化碳或氯仿溶液。本发明还公开了所述涂料在实施船体表面防污处理中的应用。实验证实，本发明的涂料可在船体材料表面形成蜂窝状孔薄膜，薄膜与水的接触角在140°～150°之间，预示本发明提供的涂料在船舶、海洋工程机械和污水处理设备表面制备涂层实施防污抗菌处理中具有广泛的应用，社会和经济价值可观。
【IPC分类】C09D153/00, C09D5/16
【公开号】CN105176294
【申请号】
【发明人】韩念凤, 周德杰, 唐新德
【申请人】山东交通学院
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月19日