本發(fā)明涉及涂料，尤其涉及一種防污涂料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、船舶、網(wǎng)衣網(wǎng)箱長期浸泡在海水中，容易遭受海水、波浪沖擊以及海洋生物附著的侵害，因此需要在其表面涂刷防污涂料，來避免微生物附著和受海水侵蝕。

2、氟硅改性丙烯酸樹脂作為一種高性能涂料材料，具有優(yōu)異的耐候性、耐化學(xué)性和低表面能等特點，在防污涂料領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。但是其耐磨性仍有待進(jìn)一步提高，難以滿足船舶、網(wǎng)箱等高磨損環(huán)境的要求。公開號為cn112574629a的發(fā)明專利公開了含有氟硅改性丙烯酸樹脂的水性防污涂料，該涂料中含有耐磨的納米二氧化硅，由于納米二氧化硅容易團(tuán)聚，分散性不好，而且與樹脂的結(jié)合力不足，影響涂層的整體性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種耐磨性高，且分散性好的防污涂料及其制備方法和應(yīng)用。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：第一方面，本發(fā)明提供了一種防污涂料，防污涂料包括a組分和b組分，其中，a組分包括：氟硅改性丙烯酸樹脂、氟化石蠟、改性納米凹凸棒土、潤濕劑、消泡劑和分散劑；

3、所述改性納米凹凸棒土的改性劑由2-咪唑-1-基乙胺和2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷基)乙基三乙氧基硅烷制備得到；

4、b組分包括：固化劑和稀釋劑。

5、具體的，納米凹凸棒土是一種天然多孔材料，經(jīng)過改性后，其表面活性和分散性會更好。改性后的納米凹凸棒土可以提供增強(qiáng)的機(jī)械性能，例如提高耐磨性。多孔結(jié)構(gòu)和化學(xué)改性使得凹凸棒土在提高涂料的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨損性方面卓有成效。

6、2-咪唑-1-基乙胺是一種含有咪唑環(huán)的化合物，該基團(tuán)具有良好的反應(yīng)活性，能夠與2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷基)乙基三乙氧基硅烷的環(huán)氧基進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵。這一步反應(yīng)生成的改性劑帶有咪唑和硅烷雙基團(tuán)。改性劑的硅烷官能團(tuán)可以通過硅烷基的水解縮合反應(yīng)，形成si-o-si鍵，更穩(wěn)定的硅氧網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠附著在納米凹凸棒土的表面。

7、經(jīng)過化學(xué)改性后，納米凹凸棒土的表面化學(xué)性質(zhì)得到改變。咪唑基團(tuán)增加了其與有機(jī)基材（如2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷基)乙基三乙氧基硅烷、氟化石蠟等）的相容性，使得在涂料基體中的分散性大為改善。納米凹凸棒土表面修飾的硅烷基團(tuán)能夠在涂料固化過程中與其他網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成更加致密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而提高涂料的力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性。凹凸棒土的納米尺寸效應(yīng)和改性后更好的分散性使得涂層在受機(jī)械力時不易被磨損。改性凹凸棒土在涂料中的均勻分布形成物理屏障，阻止外部摩擦力直接作用于涂層基質(zhì)，保護(hù)涂層免于損壞。

8、氟化石蠟是一種氟化合物，氟原子能夠形成一種緊密的防護(hù)屏障，減少污染物與基材之間的接觸。改性凹凸棒土的多孔性和較大比表面積可以幫助更好地分散氟化石蠟，增強(qiáng)其在涂層中的均一性與有效性。此外，凹凸棒土可以增強(qiáng)涂層的抗機(jī)械損傷能力，而氟化石蠟則進(jìn)一步減小污染物的物理附著，二者結(jié)合能顯著增強(qiáng)涂層的整體防污效果。

9、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，按照重量份數(shù)計算，所述a組分包括：氟硅改性丙烯酸樹脂50-70份、氟化石蠟5-8份、改性納米凹凸棒土10-15份、潤濕劑1-3份、消泡劑1-3份、分散劑3-5份；所述b組分按照重量份數(shù)計算包括：固化劑4-6份和稀釋劑1-3份；a組分：b組分的重量比為8-10:1。

10、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述a組分還包括1-2重量份數(shù)的檸檬酸鈰。

11、檸檬酸鈰能夠改善涂料的附著力，這對于涂料的整體性能至關(guān)重要。檸檬酸鈰中的鈰離子可通過螯合作用與樹脂中的某些官能團(tuán)發(fā)生相互作用，提升涂層的附著力和韌性，這有助于防止涂層與基材分離，增強(qiáng)涂層的耐磨損性和耐用性。鈰化合物還具有良好的抗氧化性，這可以保護(hù)樹脂基質(zhì)不受紫外線及氧化環(huán)境的損害，延緩樹脂的降解過程，從而提高整體耐候性和使用壽命。

12、此外，檸檬酸鈰能夠通過其增粘或增加交聯(lián)的方式鎖住氟化石蠟在涂層中的位置，這種穩(wěn)定作用有助于增強(qiáng)和持久化涂層的疏水性和防污性能。檸檬酸鈰與氟化石蠟結(jié)合，檸檬酸鈰能夠提供熱穩(wěn)定性增強(qiáng)的效果，減緩氟化石蠟在高溫或長期暴露條件下可能發(fā)生的降解。檸檬酸鈰還可以改善改性凹凸棒土在涂層基質(zhì)中的分散性，這主要是通過其螯合作用減輕顆粒間團(tuán)聚，確保其在涂層中更均勻的分布，提高材料的綜合力學(xué)性能。

13、綜上所述，檸檬酸鈰、凹凸棒土相結(jié)合，提高了復(fù)合材料的整體性能，特別是在耐磨和抗剝落方面。鈰化合物的存在還減少了改性凹凸棒土在苛刻環(huán)境下的劣化速度。

14、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述納米改性凹凸棒土的制備方法為：在氮氣氛圍下，2-咪唑-1-基乙胺和2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷基)乙基三乙氧基硅烷在140-160℃，三氟化硼乙醚催化下反應(yīng)4-5h制得改性劑；將納米凹凸棒土在30-50kw的直流電壓下電弧等離子處理5-10min，獲得活化納米凹凸棒土，隨后在異丙醇水溶液中超聲20-30min，獲得懸濁液，然后加入改性劑，繼續(xù)超聲20-30min，隨后在氮氣氛圍下回流反應(yīng)3-4h，過濾，即得改性納米凹凸棒土。

15、經(jīng)過電弧等離子預(yù)處理后的活化納米凹凸棒土具有更多反應(yīng)位點，提升了界面結(jié)合強(qiáng)度，這種結(jié)合不僅改善了凹凸棒土在樹脂基質(zhì)中的分散性和穩(wěn)定性，還增強(qiáng)了涂層的整體柔韌性和力學(xué)性能。

16、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述2-咪唑-1-基乙胺：2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷基)乙基三乙氧基硅烷的摩爾比為1:1-3，所述三氟化硼乙醚的用量為2-咪唑-1-基乙胺和2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷基)乙基三乙氧基硅烷總重量的1%-3%。

17、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述納米凹凸棒土：改性劑的質(zhì)量比為1:1-2。

18、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述潤濕劑為脂肪醇聚氧乙烯醚；消泡劑為聚醚消泡劑；分散劑為1-羥乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-羥乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽、1-羥丙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和1-羥丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中的一種或多種混合物；固化劑為異氰酸酯固化劑，稀釋劑為三羥甲基丙烷縮水甘油醚、乙二醇縮水甘油醚和叔碳酸縮水甘油醚中的一種。

19、第二方面，本發(fā)明提供了一種防污涂料的制備方法，包括以下步驟：

20、s1，將配方量的氟硅改性丙烯酸樹脂、氟化石蠟、改性納米凹凸棒土、檸檬酸鈰、潤濕劑、消泡劑和分散劑混合，攪拌，得到a組分；

21、s2，將配方量的固化劑和稀釋劑混合，攪拌，得到b組分；

22、s3，將a組合和與配方量的b組分混合，攪拌，即得。

23、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，步驟s1-s3中，攪拌的轉(zhuǎn)速為800-1500rpm，時間為10-30min。

24、第三方面，本發(fā)明提供了一種防污涂料在船舶和網(wǎng)衣網(wǎng)箱中的應(yīng)用。

25、本發(fā)明的一種防污涂料及其制備方法和應(yīng)用相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

26、（1）本發(fā)明通過2-咪唑-1-基乙胺和2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷基)乙基三乙氧基硅烷對納米凹凸棒土進(jìn)行改性，一方面提高了納米凹凸棒土在涂料中的分散性，另一方面提高了與樹脂的相容性，使其能夠在涂料固化過程中與其他網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成更加致密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而提高涂料的力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性。此外，改性凹凸棒土還可以更好地分散氟化石蠟，增強(qiáng)其在涂層中的均一性與有效性。改性凹凸棒土可以增強(qiáng)涂層的抗機(jī)械損傷能力，而氟化石蠟則進(jìn)一步減小污染物的物理附著，二者結(jié)合能顯著增強(qiáng)涂層的整體防污效果。

27、（2）本發(fā)明在防污涂料中添加檸檬酸鈰，可以增強(qiáng)涂料的附著性，防止涂層與基材分離，增強(qiáng)涂層的耐磨損性和耐用性。檸檬酸鈰還能夠鎖住氟化石蠟在涂層中的位置，有助于涂層保持持久的疏水性和防污性能；同時還能減緩氟化石蠟在高溫或長期暴露條件下可能發(fā)生的降解。檸檬酸鈰還可以改善改性凹凸棒土在涂層基質(zhì)中的分散性，確保其在涂層中更均勻的分布，提高材料的綜合力學(xué)性能。