[發明專利]一種木質素磺酸鹽分散自愈合聚脲涂料及其制備方法和涂層與應用

有效

• 申請號: 201810004406.5
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108219641B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 錢勇;邱學青;李嵐;楊東杰;劉偉峰;歐陽新平;樓宏銘;易聰華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09D175/02
• 分類號: C09D175/02;C09D5/08;C08G18/64
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊燕瑞

本發明屬于高分子材料技術領域，公開了一種木質素磺酸鹽分散自愈合聚脲涂料及其制備方法和涂層與應用。本發明涂料由包括以下質量份組分反應得到：1～10份木質素磺酸鹽包埋愈合劑的微膠囊；10～100份聚脲預聚體；20～120份端氨基聚醚和位阻型胺類擴鏈劑的混合液。本發明還提供上述涂料的制備方法及基于其的涂層。本發明通過在聚脲涂層中摻入木質素磺酸鹽包埋愈合劑的微膠囊得到自愈合聚脲涂料，該自愈合聚脲涂料的制備拓展了木質素在高分子材料中的應用，同時克服了聚脲涂層應力破壞后難以修復的問題，能夠更好的應用到鋼結構防腐蝕中，可應用于材料表面防護領域中，作為海洋用鋼結構材料的應用有著很好的前景。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，特別涉及一種木質素磺酸鹽分散自愈合聚脲涂料及其制備方法和涂層與應用。

背景技術

鋼結構在海洋設施建設中有大量應用，例如海洋采油平臺、海底管線、隧道、以及艦船等水下部位。然而海洋大氣環境中鹽霧含量較高、濕度較大，易在鋼鐵表面形成有腐蝕性的水膜，腐蝕作用強烈，暴露在海霧長期飽和的空氣中的鋼的腐蝕速度是在普通大氣的8倍。因此，海洋大氣腐蝕造成鋼結構使用壽命大大縮短，后期維護費用成倍增加，所以必須對鋼結構予以保護。

聚脲是一種新型綠色的海洋用鋼結構防腐材料，與傳統的防腐涂層相比，具有對溫度、濕度不敏感、耐化學腐蝕、耐磨、耐老化性、力學性能好等優勢。聚脲的硬度和顏色可以根據需求隨意調配，此外聚脲還具有不依附于基材的自身強度，也就是聚脲可以作為涂料同樣也可作為襯里來進行使用。但是，受外力影響如海洋生物、海洋垃圾等擠壓和摩擦時，聚脲涂層將會產生裂縫，繼而海水滲透并侵蝕鋼結構。目前對于聚脲涂層的改善方法是通過調整軟硬段的比例或者是采用新型的組分以提高聚脲涂層的性能；另一種低成本且有效的方法是予以聚脲涂層自愈合性能，當涂層破損時，能夠自動修復，防止鋼結構與腐蝕介質接觸，從而避免腐蝕。

自愈合材料在軍工、人造衛星、飛機、電子等領域已經得到了廣泛地應用。材料自愈合一般通過液芯纖維法、微膠囊法、動態化學鍵等形式實現，其中最常用的是微膠囊法。通過將包裹愈合劑的微膠囊分散到材料中，在外力作用下部分微膠囊破裂，修復劑流出并滲透到材料的裂紋中會與催化劑或者其他介質發生化學反應實現愈合。通過微膠囊化，可以改善愈合劑的物理性質，提高愈合劑的穩定性，控制釋放等。目前，尚無自愈合聚脲自愈合涂層的報道，只有利用聚脲為壁材制備微膠囊與環氧樹脂共混，制備自愈合環氧樹脂自愈合涂層的嘗試。Yang等利用異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)和預聚物作愈合劑，通過1，4-丁二醇引發界面聚合反應制備了不同聚脲微膠囊，并研究了轉速對微膠囊粒徑，壁厚和分子量等的影響(Macromolecules,2008,41,9650-9655)。進一步，Huang等將制備的聚脲微膠囊干燥后與環氧樹脂混合得到自愈合涂層(J.mater.Chem.2011,21,11123-11130)。然而，環氧樹脂柔韌性差，在外力撞擊或者溫度交替變化下極易出現開裂，而且環氧樹脂低溫柔韌性越差，使得環氧樹脂在海洋用鋼材抗侵蝕應用上受到很大的限制。因此，發展高性能的自愈合聚脲涂層十分必要。

木質素磺酸鹽是天然的兩親高分子表面活性劑，同時含有酚羥基、醇羥基等活性反應基團。因此，本發明利用木質素磺酸鹽制備聚脲自愈合涂層，木質素磺酸鹽既可以乳化愈合劑，同時還能夠與聚脲的異氰酸酯組分反應，得到具有微膠囊的改性異氰酸酯組分，進一步和端氨基聚醚、擴鏈劑反應制得具有自愈合功能的聚脲材料。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種木質素磺酸鹽分散自愈合聚脲涂料。

本發明另一目的在于提供一種上述木質素磺酸鹽分散自愈合聚脲涂料的制備方法。

本發明再一目的在于提供一種基于上述木質素磺酸鹽分散自愈合聚脲涂料的涂層。

本發明再一目的在于提供上述木質素磺酸鹽分散自愈合聚脲涂料在材料表面防護領域中的應用。

本發明的目的通過下述方案實現：