聚氨酯防水防腐涂料及其制备方法与流程

本发明涉及聚氨酯涂料，特别涉及一种聚氨酯防水防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、金属材料的腐蚀会消耗大量资源，造成重大的经济损失。因此，提高金属的防腐蚀性能和技术，减少金属材料腐蚀造成的各项损失具有非常重要的现实意义。延缓金属材料腐蚀最常用的方法是对金属表面进行处理，特别是涂装防腐涂料形成防腐涂层。聚氨酯涂料的涂层具有耐冲击、耐腐蚀、耐化学品及耐磨性能好等特点，己广泛地应用于船舶、建筑以及桥梁等领域。然而，传统的聚氨酯存在挥发性有机化合物，会对环境会造成污染，且威胁到人类的健康。

2、以水为分散介质的水性聚氨酯具有安全性高、相容性好和易于改性等有点，但其稳定性和耐水性能较差，这使得长期使用下，腐蚀介质容易渗入涂层内部加速涂层脱落而造成基材的腐蚀。因此需要对水性聚氨酯进行改性以提高其性能。cn116925630a公开了一种含改性ti3c2tx的水性聚氨酯防腐涂料及其制备方法，所述涂料包括水性聚氨酯、pda-ppy-ti3c2tx复合物、消泡剂、流平剂、分散剂，此涂料将ti3c2tx在与多巴胺和吡咯原位复合后，覆盖了一层致密的聚合物，避免了ti3c2tx与氧气的接触，增强了ti3c2tx的耐氧化能力，同时协同了聚多巴胺的缓蚀以及聚吡咯的钝化作用，进而大幅提高涂层的长期耐腐蚀性能。然而，在其制备过程需要用到大量的有机试剂。cn113831825a公开了一种自修复型水性聚氨酯防腐涂料及其制备方法，所述涂料按照重量份计包括：氧化石墨烯0.002~0.005份、水性聚氨酯乳液20~50份、桐油5~20份、聚乙烯醇5~15份、硅烷偶联剂1~10份、磷酸1~10份、光引发剂0.01~0.4份和去离子水30~110份。此涂料形成的防腐涂层具有优良的附着性、耐蚀性、耐磨性和自修复性，但为了使得涂层具有自修复性能在组分中添加了大量的桐油，这可能降低涂层的强度，此涂层缺少长时间耐腐蚀测试的数据。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的问题，本发明提供了一种聚氨酯防水防腐涂料，以重量份计包括，

2、80~120份水性聚氨酯、2~10份改性剂、20~30份颜填料、0.5~2份消泡剂、0.5~1份流平剂、0.5~1份分散剂；

3、所述改性剂为脂肪胺修饰多孔碳，或磷酸锆和脂肪胺共修饰多孔碳。

4、碳材料中最具代表的石墨烯或氧化石墨烯因其层状结构而表现出出色的阻隔能力，已被验证添加至涂料体系中可以提升涂层的耐腐蚀性。多巴胺是一种水性低分子量儿茶酚胺，含有儿茶酚、胺和亚胺基团，可用作化学修饰的活性位点，在弱碱环境中，多巴胺可以被氧化并自聚形成聚多巴胺。聚多巴胺具有优异的粘接性能，从而改善涂层的机械性能。研究已经表明聚多巴胺可以与氧化石墨烯表面的环氧基团和羧基等含氧基团反应，改善氧化石墨烯的分散性。然而，就目前的工业生产而言，氧化石墨烯的造价较为昂贵且要用到大量的氧化试剂。一些研究已经表明利用有机酸金属盐在保护气下煅烧，利用有机组分的碳化以及无机组分的原位刻蚀作用，可以制备比表面积大、多孔层状结构的多孔碳，对于此类多孔碳罕有与聚多巴胺修饰作为涂料的研究被报道。基于使用有机酸金属盐制备多孔碳条件易于控制且原料廉价易得，有必要对其进行修饰改性，以提升聚氨酯涂料的性能。

5、然而，聚多巴胺对多孔碳的改性可能会赋予多孔碳一定程度的亲水性，影响涂层的憎水能力。因此，本发明以憎水的脂肪胺与聚多巴胺结合，聚多巴胺上的酚羟基与脂肪胺的氨基发生缩合，建立共价键连接，脂肪胺的长碳链可以抑制涂层对于水的渗透性。

6、磷酸锆具有纳米级层间距、化学稳定性高、热稳定性高、耐酸碱性强、比表面积较大的特点，已被应用于吸附领域。但磷酸锆的层状结构以及稳定性高也赋予了其填充涂层缺陷提高涂层缓释能力的潜力。因此本发明将磷酸锆结合在脂肪胺修饰多孔碳的表面。然而仅仅将磷酸锆与脂肪胺共修饰多孔碳结合，虽然能够提升涂层的短期抗腐蚀能力，但磷酸锆与脂肪胺共修饰多孔碳的结合性不够强，因此，还添加了十六烷硫醇，十六烷硫醇可以与聚多巴胺发生加成反应，增强磷酸锆与脂肪胺共修饰多孔碳的结合能力，提升了涂层的长期抗腐蚀性能。

7、进一步地，所述磷酸锆和脂肪胺共修饰多孔碳的制备方法包括，

8、将磷酸锆、脂肪胺修饰多孔碳、十六烷硫醇和乙醇水溶液以质量比1：2~5：0.2~0.5：50~150混合后，超声搅拌处理，使得磷酸锆结合在脂肪胺共修饰多孔碳上，得到磷酸锆和脂肪胺共修饰多孔碳。

9、进一步地，所述脂肪胺修饰多孔碳的制备方法包括，

10、s1、将多孔碳分散在水中后加入盐酸多巴胺并调节ph，其中，多孔碳、盐酸多巴胺和水的质量比为2~5：1~3：100~200，搅拌反应12~18h得到聚多巴胺修饰多孔碳；

11、s2、将聚多巴胺修饰多孔碳分散在乙醇水溶液中后加入脂肪胺，其中，聚多巴胺修饰多孔碳、脂肪胺和乙醇水溶液的质量比为1~3：0.5~1：50~150，随后升温搅拌反应16~36h得到脂肪胺修饰多孔碳。

12、进一步地，s1中在搅拌反应8h时还加入多孔碳质量0.2~0.5倍的可溶性铜盐；调节ph至8.2~9.5；

13、s2中升温的温度为50~60℃。

14、进一步地，所述多孔碳的制备方法包括，

15、将有机酸金属盐置于保护气氛围下煅烧后除杂，得到多孔碳。

16、需要说明的是，在本发明中有机酸金属盐的种类无需严格限定，可以为柠檬酸锌、柠檬酸钙、柠檬酸钾、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙等中的至少一种。

17、进一步地，所述脂肪胺为糠胺、c12~c18烷基胺中的至少一种。

18、进一步地，所述乙醇水溶液的体积分数为20%~50%。

19、进一步地，所述磷酸锆的制备方法包括，

20、将可溶性锆盐溶于水中，然后加入37wt%浓盐酸、40wt%氢氟酸、85wt%磷酸搅拌反应得到磷酸锆；

21、其中，可溶性锆盐、水、浓盐酸、氢氟酸、磷酸的比为5~10g：80~100ml：5~10ml：5~10ml：30~50ml。

22、进一步地，所述颜填料为目数325~2000目的石英粉、滑石粉、碳酸钙、钛白粉或硫酸钡中的至少一种；

23、所述流平剂为改性聚醚硅氧烷型流平剂；

24、所述消泡剂为高碳醇消泡剂、有机硅消泡剂中的至少一种；

25、所述分散剂为聚羧酸钠盐、聚丙烯酸钾盐、聚丙烯酸钠盐中的一种。

26、本发明还提供了上述的聚氨酯防水防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括，

27、将水性聚氨酯、颜填料、改性剂混合，随后加入消泡剂、流平剂、分散剂混合后脱气得到聚氨酯防水防腐涂料。

28、相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

29、本发明含有脂肪胺修饰多孔碳或磷酸锆和脂肪胺共修饰多孔碳的聚氨酯防水防腐涂料，因其组分中的多孔碳、脂肪胺能够显著提升涂层的阻隔能力、机械性能和防腐能力，同时在多孔碳表面修饰聚多巴胺时引入铜离子以及在磷酸锆结合时加入十六烷硫醇可以协同提升涂层的长期抗腐蚀性能。