專利名稱：生物防污和導(dǎo)電防污相結(jié)合的防腐防污方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物防污涂層和導(dǎo)電防污涂層制備以及一種全新的生物防污涂層和導(dǎo)電防污涂層相結(jié)合的防腐防污方法，特別適合于長期有效防止浸沒于海水中船體的腐蝕和海洋污損生物的附著。
背景技術(shù)：
大量艦船航行于嚴酷的海洋環(huán)境，船底部分長期浸泡在海水中，遭受到海水腐蝕和海洋污損生物的嚴重危害，給艦船正常航行帶來了很多困難。其主要表現(xiàn)為當海洋生物附著在船底時，會隨著這些污損生物的生長而發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學變化，大大加速了船底鋼板的腐蝕，同時，污損生物會增加艦船自重和航行的阻力，增加燃油消耗，海洋生物污損引起的腐蝕破壞需花大量人力進行頻繁的周期性維護，并造成巨大的經(jīng)濟損失，尤其對于海軍船只這將嚴重影響他們的作戰(zhàn)性能。
為此人們采用防污涂料來防止海洋污損生物的附著，典型的傳統(tǒng)防污涂料的防污手段是通過緩慢釋放出含銅、錫、汞、鉛等防污劑達到防污防腐的目的，但這些防污劑對港灣的污染、海洋生態(tài)的破壞以及人類健康的威脅都是不容忽視的。特別是有機錫類化合物(TBT)防污漆具有強毒性且不易降解，即使萬億分之幾的濃度已足以使海生物致畸，也危及人類自身的安全，由于其可對全球海洋環(huán)境產(chǎn)生嚴重的不可逆破壞，故國際海事組織(The International MaritimeOrganization IMO)于2001年10月1日通過《國際控制船舶有害防污底系統(tǒng)公約》，是一個全球強制性法律文件。《公約》提出，從2003年1月1日起，各國船舶都應(yīng)禁止使用對海洋生物有較大毒性的有機錫化合物(TBT)防污漆。2008年全面禁止這些產(chǎn)品作為船舶防污漆存在。
目前大多數(shù)涂料存在著對海洋生態(tài)環(huán)境的破壞和平均使用壽命較短(約為1～2年)等缺點，日本專利昭58-11564報導(dǎo)用混有金屬粉末或?qū)щ娞己诘膶?dǎo)電涂料在通弱電流下可用作導(dǎo)電防污涂料，但金屬粉末密度大且不耐腐蝕，導(dǎo)電碳黑容易遷移到表面并逃逸到海水中而降低體積電導(dǎo)率，因此影響了長期使用效果。中國專利97115977.7公開了一種導(dǎo)電聚苯胺防污防腐涂料的制備方法，該方法采用了氧化亞銅作為防污助劑而不是通過電解海水產(chǎn)生次氯酸防污，雖可以防污但破壞了海洋生態(tài)環(huán)境。U.S.5397385報導(dǎo)了辣椒堿防污涂料，以73％環(huán)氧樹脂為基料，辣椒堿加入量高達5.5％到16％，目前國內(nèi)辣椒堿售價較高，致使涂料成本過高難于工業(yè)化生產(chǎn)。因此研究一種含生物防污和導(dǎo)電防污相結(jié)合的船體防腐防污雙防系統(tǒng)具有突出的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是在于克服上述現(xiàn)有方法的缺點，提供生物防污和導(dǎo)電防污相結(jié)合的船體防腐防污方法。
本發(fā)明所涉及的生物防污和導(dǎo)電防污相結(jié)合的船體防腐防污方法的技術(shù)方案為(1)制備生物防污涂料生物防污涂料由18～40％的成膜樹脂、1～15％的天然產(chǎn)物、20～50％的溶劑、3～30％的顏料、0.2～2％的除泡劑和4～25％的增塑劑組成；其中成膜樹脂為氯醚樹脂、丙烯酸樹脂、氯化橡膠中的一種或幾種；天然產(chǎn)物為單寧；溶劑為二甲苯；顏料為納米二氧化鈦、氫氧化鈣、膨潤土中的一種或幾種；除泡劑為脂肪酸C3～C10烷基酯、氧化乙烯低聚物、甲基硅油中的一種；增塑劑為氯化石蠟、鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯中的一種；首先按上述比例取溶劑和成膜樹脂混合，攪拌溶解后，然后在攪拌條件下，加入顏料、除泡劑和增塑劑，攪拌1～6小時后，加入單寧，用球磨機加工1～6小時，再攪拌1～4小時后，制得生物防污涂料；(2)制備導(dǎo)電防污涂料導(dǎo)電防污涂料由12～30％的成膜樹脂、1～20％的導(dǎo)電高分子材料、1～20％摻雜劑、30～60％的溶劑、1～20％的顏料、0.2～2％的除泡劑、1～20％的增塑劑和1～10％的偶聯(lián)劑組成；其中成膜樹脂為氯醚樹脂、氯化橡膠、聚氨酯、丙烯酸樹脂中的一種或幾種；導(dǎo)電高分子材料為導(dǎo)電態(tài)聚苯胺；摻雜劑為水楊酸、甲基磺酸、十二烷基苯磺酸中的一種；溶劑為二甲苯；顏料為納米二氧化鈦、氫氧化鈣、膨潤土中的一種或幾種；除泡劑為脂肪酸C3～C10烷基酯、氧化乙烯低聚物、甲基硅油中的一種；增塑劑為氯化石蠟、鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯中的一種；偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑中的一種；首先按上述比例取成膜樹脂和溶劑混合，加入消泡劑和增塑劑，機械攪拌均勻，再加入導(dǎo)電高分子材料、摻雜劑、顏料和偶聯(lián)劑，強力攪拌1～12小時；將混合物超聲波處理10分鐘～6小時，再用球磨機或膠體磨加工1～6小時；在高速攪拌的狀態(tài)下，使混合物充分混合1～12小時，得到導(dǎo)電防污涂料；
(3)生物防污和導(dǎo)電防污相結(jié)合的船體防腐防污方法1)將上述第一步制備的生物防污涂料涂在船體表面，自然干燥后形成生物防污涂層；2)然后在生物防污涂層上涂上絕緣線和上述第二步制備的導(dǎo)電防污涂料，自然干燥后形成導(dǎo)電防污涂層；3)將絕緣線分隔開的導(dǎo)電防污涂層作為交替陰陽級，分別與換向脈沖整流器的接線柱相連接，船體恒與換向脈沖整流器的陰極接線柱相連接；4)通電，二個交替陰陽級電解海水產(chǎn)生最小有效濃度的次氯酸，次氯酸的濃度通過檢測儀監(jiān)控，此外生物防污涂層的天然藥物通過緩釋技術(shù)釋放活性物質(zhì)。
本發(fā)明可通過調(diào)節(jié)各組份比例，在不需復(fù)雜工藝和設(shè)備的前提下制備出固含量較高的涂層，使用壽命較一般防污涂料長。生物防污涂層具有海洋生態(tài)環(huán)境無污染的優(yōu)點，因為涂層中的有效成分是通過篩選天然產(chǎn)物，提取出的防污活性物質(zhì)，它不會殺滅附著的海洋生物，而只起到驅(qū)趕作用。導(dǎo)電防污涂層具有耐電解、電導(dǎo)率較高、導(dǎo)電性能持久穩(wěn)定、耐酸堿等優(yōu)點，并且也對海水環(huán)境無污染，因此生物防污涂層和導(dǎo)電防污涂層相結(jié)合的防腐防污方法是一種環(huán)保型的先進的防污防腐相結(jié)合的方法。


圖1是本發(fā)明的
具體實施例方式圖中0為海水，1為換向脈沖整流器，2為ClO-濃度檢測儀，3為傳感器，4為金屬船體，5為生物防污層，6為導(dǎo)電防污層，7為外層絕緣線。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進一步說明如下圖1是生物防污和導(dǎo)電防污相結(jié)合的船體防腐防污方法，船體4作為附圖的一個陰極，二個以導(dǎo)電高分子涂料制成的交替陰陽級6，外層絕緣線7，分別與以附圖所示的換向脈沖整流器1的接線柱相連接，同時在導(dǎo)電涂料的底層是摻雜對海洋污損生物有抑制作用的天然藥物活性成分的生物防污層5。在不通電的情況下，生物防污層5通過緩慢釋放天然藥物活性成分而對海洋污損生物產(chǎn)生抑制作用，驅(qū)趕或殺死附著生物。當換向脈沖整流器1通電時，由于金屬船體4恒處于陰極保狀態(tài)，可以防腐；此外船體導(dǎo)電層6被絕緣線7分隔為交替的陰陽極，當船體導(dǎo)電層6左邊為陽極時，表面電解海水產(chǎn)生ClO-，船體導(dǎo)電層6右邊為陰極，當換向后，船體導(dǎo)電層6右邊為陽極，表面電解海水產(chǎn)生ClO-，船體導(dǎo)電層6左邊為陰極，這樣通過換向脈沖整流器1，使船體導(dǎo)電層6的左邊與右邊不斷的交替電解海水產(chǎn)生ClO-，整個船體水下部位為ClO-所覆蓋，驅(qū)趕或殺死附著生物。可見通過生物防污層與電化學防污層構(gòu)成雙層保護，確保被保護體的安全且起到保護海洋生態(tài)環(huán)境的作用。
實施例11)制備生物防污涂料將15g氯化橡膠在10g二甲苯中攪拌混合，溶解后，加入4g納米二氧化鈦、4g氫氧化鈣、1g丁酸乙酯、12.5g氯化石蠟，攪拌2小時后，加入3.5g單寧，用球磨機加工6小時，再攪拌2小時后，制得生物防污涂料；2)制備導(dǎo)電防污涂料將24g氯醚樹脂和30g二甲苯混合，加入1g甘油酸乙酯和20g氯化石蠟，機械攪拌均勻，再加入1g聚苯胺、3g十二烷基苯磺酸、8g納米二氧化鈦、12g膨潤土和1g鈦酸酯偶聯(lián)劑，強力攪拌1小時；將混合物超聲波處理10分鐘，再用球磨機或膠體磨加工1小時；在高速攪拌的狀態(tài)下，使混合物充分混合1小時，得到導(dǎo)電防污涂料；3)將上述制備的生物防污涂料涂在45#鋼板上；然后在生物防污涂層上涂上絕緣線和上述第二步制備的導(dǎo)電防污涂料。
實施例21)制備生物防污涂料將9g氯醚樹脂在25g二甲苯中攪拌混合，溶解后，加入4g納米二氧化鈦、6g膨潤土、0.5g丁酸乙酯、3g氯化石蠟，攪拌2小時后，加入2.5g單寧，用球磨機加工1小時，再攪拌2小時后，制得生物防污涂料；2)制備導(dǎo)電防污涂料將20g聚氨酯和60g二甲苯混合，加入2g甘油酸乙酯和2g鄰苯二甲酸二辛酯，機械攪拌均勻，再加入5g聚苯胺、1g水楊酸、3g納米二氧化鈦、5g氫氧化鈣和2g鈦酸酯偶聯(lián)劑，強力攪拌3小時；將混合物超聲波處理1小時，再用球磨機或膠體磨加2小時；在高速攪拌的狀態(tài)下，使混合物充分混合4小時，得到導(dǎo)電防污涂料；3)將上述制備的生物防污涂料涂在45#鋼板上；然后在生物防污涂層上涂上絕緣線和上述第二步制備的導(dǎo)電防污涂料。
實施例31)制備生物防污涂料將16g氯化橡膠在18g二甲苯中攪拌混合，溶解后，加入1.5g納米二氧化鈦、0.8g甲基硅油、6.2g氯化石蠟，攪拌2小時后，加入7.5g單寧，用球磨機加工2小時，再攪拌2小時后，制得生物防污涂料；2)制備導(dǎo)電防污涂料將28g氯醚樹脂和40g二甲苯混合，加入0.8g甘油酸乙酯和6g氯化石蠟，機械攪拌均勻，再加入10g聚苯胺、5g甲基磺酸、2g納米二氧化鈦、3g膨潤土和5.2g鈦酸酯偶聯(lián)劑，強力攪拌6小時；將混合物超聲波處理3小時，再用球磨機或膠體磨加工4小時；在高速攪拌的狀態(tài)下，使混合物充分混合8小時，得到導(dǎo)電防污涂料；3)將上述制備的生物防污涂料涂在45#鋼板上；然后在生物防污涂層上涂上絕緣線和上述第二步制備的導(dǎo)電防污涂料。
實施例41)制備生物防污涂料將12.5g丙烯酸樹脂在14g二甲苯中攪拌混合，溶解后，加入3g納米二氧化鈦、6g膨潤土、6g氫氧化鈣、0.5g氧化乙烯低聚物、2g己二酸二辛酯，攪拌6小時后，加入6g單寧，用球磨機加工2小時，再攪拌1小時后，制得生物防污涂料；2)制備導(dǎo)電防污涂料將30g氯醚樹脂和35g二甲苯混合，加入0.2g氧化乙烯低聚物和3g氯化石蠟，機械攪拌均勻，再加入15g聚苯胺、8g甲基磺酸、3g納米二氧化鈦和5.8g鈦酸酯偶聯(lián)劑，強力攪拌9小時；將混合物超聲波處理4小時，再用球磨機或膠體磨加工5小時；在高速攪拌的狀態(tài)下，使混合物充分混合10小時，得到導(dǎo)電防污涂料；3)將上述制備的生物防污涂料涂在45#鋼板上；然后在生物防污涂層上涂上絕緣線和上述第二步制備的導(dǎo)電防污涂料。
實施例51)制備生物防污涂料將20g氯醚樹脂在17.5g二甲苯中攪拌混合，溶解后，加入2.5g納米二氧化鈦、0.1g甘油酸乙酯、4.9g氯化石蠟，攪拌1小時后，加入5g單寧，用球磨機加工4小時，再攪拌4小時后，制得生物防污涂料；2)制備導(dǎo)電防污涂料將20g丙烯酸樹脂和45g二甲苯混合，加入1g甘油酸乙酯和1g己二酸二辛酯，機械攪拌均勻，再加入20g聚苯胺、10g甲基磺酸、1g納米二氧化鈦和2g鈦酸酯偶聯(lián)劑，強力攪拌12小時；將混合物超聲波處理6小時，再用球磨機或膠體磨加工6小時；在高速攪拌的狀態(tài)下，使混合物充分混合12小時，得到導(dǎo)電防污涂料；3)將上述制備的生物防污涂料涂在45#鋼板上；然后在生物防污涂層上涂上絕緣線和上述第二步制備的導(dǎo)電防污涂料。
實施例61)制備生物防污涂料將15g丙烯酸樹脂在20g二甲苯中攪拌混合，溶解后，加入2.5g納米二氧化鈦、3.5g膨潤土、1g甘油酸乙酯、7.5g鄰苯二甲酸二辛酯，攪拌1小時后，加入0.5g單寧，用球磨機加工4小時，再攪拌2小時后，制得生物防污涂料；2)制備導(dǎo)電防污涂料將12g氯化橡膠和35g二甲苯混合，加入0.6g甲基硅油和9g氯化石蠟，機械攪拌均勻，再加入8g聚苯胺、20g十二烷基苯磺酸、5.4g納米二氧化鈦和10g硅烷偶聯(lián)劑，強力攪拌4小時；將混合物超聲波處理2小時，再用球磨機或膠體磨加工3小時；在高速攪拌的狀態(tài)下，使混合物充分混合6小時，得到導(dǎo)電防污涂料；3)將上述制備的生物防污涂料涂在45#鋼板上；然后在生物防污涂層上涂上絕緣線和上述第二步制備的導(dǎo)電防污涂料。
將實施例1～6制得的導(dǎo)電防污涂料涂在A3鋼上，并用未涂涂料的A3鋼作為空白，用電化學測塔菲爾極化曲線方法得其腐蝕電位和腐蝕電流，測試結(jié)果如表一表一塔菲爾極化曲線測試結(jié)果

將實施例1～6已涂好生物防污涂料和導(dǎo)電防污涂料的45#鋼板，通電并且經(jīng)過海生物生長的旺季，掛板試驗防污效果如表二表二生物防污涂料、導(dǎo)電防污涂料掛板試驗結(jié)果


防污性海水中污染面積百分數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種生物防污和導(dǎo)電防污相結(jié)合的防腐防污方法，其特征是包括如下步驟(1)制備生物防污涂料生物防污涂料由18～40％的成膜樹脂、1～15％的天然產(chǎn)物、20～50％的溶劑、3～30％的顏料、0.2～2％的除泡劑和4～25％的增塑劑組成；其中成膜樹脂為氯醚樹脂、丙烯酸樹脂、氯化橡膠中的一種或幾種；天然產(chǎn)物為單寧；溶劑為二甲苯；顏料為納米二氧化鈦、氫氧化鈣、膨潤土中的一種或幾種；除泡劑為脂肪酸C3～C10烷基酯、氧化乙烯低聚物、甲基硅油中的一種；增塑劑為氯化石蠟、鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯中的一種；首先按上述比例取溶劑和成膜樹脂混合，攪拌溶解后，然后在攪拌條件下，加入顏料、除泡劑和增塑劑，攪拌1～6小時后，加入單寧，用球磨機加工1～6小時，再攪拌1～4小時后，制得生物防污涂料；(2)制備導(dǎo)電防污涂料導(dǎo)電防污涂料由12～30％的成膜樹脂、1～20％的導(dǎo)電高分子材料、1～20％摻雜劑、30～60％的溶劑、1～20％的顏料、0.2～2％的除泡劑、1～20％的增塑劑和1～10％的偶聯(lián)劑組成；其中成膜樹脂為氯醚樹脂、氯化橡膠、聚氨酯、丙烯酸樹脂中的一種或幾種；導(dǎo)電高分子材料為導(dǎo)電態(tài)聚苯胺；摻雜劑為水楊酸、甲基磺酸、十二烷基苯磺酸中的一種；溶劑為二甲苯；顏料為納米二氧化鈦、氫氧化鈣、膨潤土中的一種或幾種；除泡劑為脂肪酸C3～C10烷基酯、氧化乙烯低聚物、甲基硅油中的一種；增塑劑為氯化石蠟、鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯中的一種；偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑中的一種；首先按上述比例取成膜樹脂和溶劑混合，加入消泡劑和增塑劑，機械攪拌均勻，再加入導(dǎo)電高分子材料、摻雜劑、顏料和偶聯(lián)劑，強力攪拌1～12小時；將混合物超聲波處理10分鐘～6小時，再用球磨機或膠體磨加工1～6小時；在高速攪拌的狀態(tài)下，使混合物充分混合1～12小時，得到導(dǎo)電防污涂料；(3)生物防污和導(dǎo)電防污相結(jié)合的船體防腐防污方法1)將上述第一步制備的生物防污涂料涂在船體表面，自然干燥后形成生物防污涂層；2)然后在生物防污涂層上涂上絕緣線和上述第二步制備的導(dǎo)電防污涂料，自然干燥后形成導(dǎo)電防污涂層；3)將絕緣線分隔開的導(dǎo)電防污涂層作為交替陰陽級，分別與換向脈沖整流器的接線柱相連接，船體恒與換向脈沖整流器的陰極接線柱相連接；4)通電，二個交替陰陽級電解海水產(chǎn)生最小有效濃度的次氯酸，次氯酸的濃度通過檢測儀監(jiān)控，此外生物防污涂層的天然藥物通過緩釋技術(shù)釋放活性物質(zhì)。
全文摘要
一種生物防污和導(dǎo)電防污相結(jié)合的防腐防污方法，包括生物防污涂料制備、導(dǎo)電防污涂料制備和具體實施方式
。生物防污涂料由成膜樹脂、天然產(chǎn)物、溶劑、顏料、除泡劑和增塑劑組成；導(dǎo)電防污涂料由成膜樹脂、導(dǎo)電高分子材料、摻雜劑、溶劑、顏料、除泡劑、增塑劑和偶聯(lián)劑組成；將生物防污涂料涂覆在船殼接觸海水的鋼板上，然后在其上再涂敷導(dǎo)電防污涂料，把它作為陽極，通上微小電流，海水在其表面上就會被電解，導(dǎo)電防污涂層的表面由次氯酸離子覆蓋，這樣就可以防止海洋生物的附著。制備的導(dǎo)電防污涂料具有耐電解、電導(dǎo)率較高、導(dǎo)電性能持久穩(wěn)定、耐酸堿等優(yōu)點，并且也對海水環(huán)境無污染，可用作船舶防腐防污涂料。
文檔編號C09D5/24GK101024741SQ20071007820
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者陳雙扣, 王伯初, 周太剛, 馮瑩柱, 梁華民 申請人:重慶大學, 重慶豐博科技發(fā)展有限公司