[發明專利]一種納米復合防腐涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210296454.9
• 申請日: 2012-08-21
• 公開（公告）號: CN102786873A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 陜紹云;賈慶明;王亞明;蔣麗紅
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C09D175/14
• 分類號: C09D175/14;C09D175/08;C09D125/06;C09D5/08;C08G18/67;C08G18/48;C08F112/08;C08K3/34
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技術領域

本發明涉及一種納米復合防腐涂料的制備方法，屬于化工材料領域。

背景技術

金屬腐蝕給國民經濟帶來了巨大的損失，每年由于腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于金屬年產量的1/3。采用涂料防腐是當今防腐蝕中重要的也是最有效的手段，涂層對腐蝕介質具有良好的穩定性和低滲透性，同時又具有優異的力學性能，才能真正起到防腐的作用。常見的防腐涂料有環氧樹脂基、聚乙烯基、聚氨酯基等涂料但現有的防腐涂層存在耐蝕性能差、防腐時間短、附著力差或耐溫性能差等問題。如環氧樹脂基涂料具有良好的耐油性，但其耐水性較差，聚乙烯基防腐涂料的力學性能較差，聚氨酯基涂料具有良好的耐水性，但其耐油性不佳。同時，現有防腐涂料多采用對環境危害較大的有機溶劑。如CN102417785A公開了一種環氧樹脂防腐涂料的制備方法，該涂料的制備方法使用大量的二甲苯等有毒溶劑及大量無機填料。由于有毒溶劑的加入對環境造成危害，且大量無機填料的加入對涂層的防腐性能造成影響。

近年來，有機-無機納米復合材料已引起防腐領域的廣泛關注。Nanophase?Technologies公司將納米氧化鋁與透明清漆混合，大大提高了涂層的硬度、耐劃傷性及耐磨性。國內外許多專利利用納米二氧化硅、納米二氧化鈦等或其復合納米材料對表面改性后分散于聚合物樹脂基體中制備防腐涂料。如孫金余等用納米二氧化硅分散在水基環氧樹脂中，制備出水基環氧納米復合涂料，結果表明制備的涂料具有良好的防腐性能。薛麗莉等把納米二氧化鈦添加到環氧樹脂和溶劑中，提高了涂料的力學性能和耐腐蝕性。專利CN100503754C公開了一種水性環氧復合涂料及其制備方法，該發明所用固化劑分子鏈段中既含親水基團，又含親油基團，因而具有乳化功能，而不用加入乳化劑。但所用納米二氧化硅等填料的分散性不佳，易沉降。專利CN101280144B公開了一種吸波重防腐納米涂料，該涂料以環氧改性丙烯酸彈性樹脂為基體，加入納米鈦合金、碳纖維、銅粉等無機納米填料。雖然目前納米防腐涂料得到了廣泛的發展，但目前仍普遍存在一些問題：由于納米填料比表面積大，表面自由能高，因此納米粒子易團聚，即使利用球磨、高速攪拌等方法使納米粒子分散在涂料中，也會發生團聚現象，失去納米填料應有的作用。雖然無機納米填料的加入，增強了涂料的力學性能，但無機納米填料與有機基體間的結合作用較弱，導致涂層對氧氣、水等的阻隔作用減弱，防腐性的穩定性變差。納米防腐涂料的研究開發有待于新的突破。

發明內容

針對現有防腐涂料及制備方法中存在的不足，本發明提供了一種納米復合防腐涂料的制備方法，該方法以聚氨酯、聚苯乙烯及有機粘土為結構單元，采用互穿網絡技術與原位插層相結合的方法，制備得到有機粘土-聚氨酯/聚苯乙烯三元納米復合防腐涂料。

本發明采用互穿技術，有效結合了聚氨酯與聚苯乙烯優異性能，并采用不同分子量的聚醚二元醇以及其與蓖麻油的比例進一步調控聚氨酯的微觀結構；同時采用原位插層的方法使片層結構的有機粘土在有機基體聚合的過程中剝離成納米片，均勻分散在有機基體中，納米片層結構有利于阻隔氧氣、水等發生電化學腐蝕所需條件。

本發明的技術方案是，所述納米復合防腐涂料各組分的組成為聚氨酯/聚苯乙烯組成比為90/10~10/90，有機粘土含量為聚氨酯與聚苯乙烯總質量的1%~8%。

本發明所述納米復合防腐涂料的具體制備方法是通過下列過程實現的：

（1）????制備A組分

將一定量的不同分子量聚醚二元醇、蓖麻油、市售有機粘土加入到反應釜中，開始攪拌升溫，當溫度升至40~60?℃時，滴加計算量的甲苯二異氰酸酯，1h內加完，然后在60?℃保溫攪拌0.5?h，升溫至80?℃保溫攪拌，取樣測端基NCO值，當NCO達到2.0~4.0%后，降溫至40?℃，向反應體系中加入定量的苯乙烯，攪拌0.5h，在此溫度下真空脫氣0.5?h?，即得A組分---聚氨酯預聚體；其中聚醚多元醇與蓖麻油的質量分數之比為8:1~3:1,?甲苯二異氰酸酯的量按異氰酸指數（NCO/OH）=1:1~3:1（摩爾比）加入，有機粘土的量按聚氨酯與聚苯乙烯總質量的1%~8%加入，苯乙烯的量按聚氨酯/聚苯乙烯組成比為90/10~10/90加入。

（2）????制備B組分

????將聚醚二元醇、蓖麻油、偶氮二異丁睛、二月硅酸二丁基錫加入到反應釜中，常溫攪拌0.5~1.0?h后，即得B組分；其中聚醚多元醇與蓖麻油的質量分數之比為1:2~1:6，偶氮二異丁睛的添加量為苯乙烯質量的1~8%，二月硅酸二丁基錫的添加量為聚醚二元醇、蓖麻油、甲苯二異氰酸酯總質量的0.1~0.3%。