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《中国海洋大学》 2010年
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含海藻提取物的水性防污涂料的制备及性能研究

刘超  
【摘要】:随着人类对海洋的开发和利用,防污技术的应用变得日益广泛。在人类使用过的所有防污技术中,使用防污涂料是最成熟、最经济、应用最广泛的一种方法。20世纪70年代研制的有机锡自抛光防污涂料因其高效和光谱性而获得了广泛应用。但随后的研究表明有机锡会危害海洋生态及人类的健康。国际海事组织所属的海洋环境保护委员会(MEPC)规定2008年1月1日之后将彻底禁止使用含有机锡的防污漆。传统的涂料都是以有机溶剂作为溶剂,会释放出有机挥发性气体(VOC),污染环境及伤害工人的身体健康。因此,开发高效低毒、无毒、水性化的防污涂料就成了未来防污涂料必然的发展方向。本论文从防污涂料的树脂和防污剂两个方面考虑,采用环境友好的水性丙烯酸酯乳液作为树脂成膜物和从海藻中提取的活性物质作为防污剂,研究含海藻提取物的水性防污涂料的制备。 首先,本论文在核壳乳液理论的基础上,设计了核壳丙烯酸酯乳液的配方,考虑了软、硬单体选择和配比,乳化剂的用量,壳层的单体性质,添加交联剂等因素,并依据配方选择了合适的合成工艺制备了乳液。通过对核壳乳液的性能检测,讨论了影响乳液性能的各个因素,最后确定了最佳的配方及工艺。随后,用TEM对乳液的结构进行了表征,各项性能也做了检测,证明用本文的合成工艺能得到结构和性能都较好的核壳丙烯酸酯乳液。 为了进一步获得适合水性防污涂料用的乳液,采用掺杂反应型乳化剂对合成配方进行了改进,通过讨论反应型乳化剂的添加量对乳液性能的影响,最后确定了一个最佳的量。随后,通过对乳液结构的表征和性能的检测,证明掺杂了反应型乳化剂的核壳乳液具有良好的机械性能和耐水性能。 利用制备的核壳丙烯酸酯乳液作为树脂,选择了铁红、氧化锌、滑石粉、膨润土、氧化亚铜等作为颜填料,多聚磷酸钠盐为润湿分散剂,羟乙基纤维素为增稠剂,道康宁65添加剂为消泡剂,醇酯-12为成膜助剂,水为溶剂,制备了一系列具有不同颜料体积浓度(PVC)的防污涂料,研究了PVC对防污涂料的常规性能的影响,筛选出了具有良好性能的基本配方:编号为B-AFC3,为含海藻提取物的防污涂料的制备提供依据。 按照已筛选出的防污涂料的基本配方和制备工艺,最终制备了含海藻提取物的水性防污涂料。随后,通过防污涂料的抑制硅藻附着试验和抑制贻贝足丝生长试验,证明并确定了在含海藻提取物的水性防污涂料中,海藻提取物含量为5.4%时,具有较为理想的防污效果。
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