一种水性自修复防锈涂料及其制备方法与流程

本发明属于防锈涂层材料的制备，具体涉及一种水性自修复防锈涂料及其制备方法。

背景技术：

1、金属腐蚀是一个巨大的挑战，不仅可能导致巨大的经济损失，还可能威胁到人身安全。迄今为止，保护金属免受腐蚀最有效的方法是应用保护层，它对底层基材具有很大的屏障作用。然而，一般涂层的长期耐腐蚀性能并不理想，需要更多的努力。随着侵蚀时间的增加，侵蚀介质会通过涂层的微孔渗入，破坏基体。也可能由于涂层破裂，侵蚀介质直接侵入基体。为了解决这些问题，提高涂层的保护性和金属的使用寿命，需要在涂层中引入缓蚀剂，改善其自愈能力，使其具有更有效的防腐蚀能力。

2、一般来说，最常见的缓蚀剂有六价铬、8-羟基喹啉(8hq)和苯并三唑(bta)。这些缓蚀剂含有致癌物以及存在对环境污染的隐患，实际应用受到很大的限制。近年来，镧系化合物因其高防护性能、低毒性而引起了广泛的关注。而铈基涂层可以在一定程度上提高金属的防腐性能，延长金属的使用寿命，但铈基涂层的耐热性相对较低，在高温环境下的性能可能会受到影响；且铈基涂层的修复性较差，一旦涂层出现损伤，修复的难度较大。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供了一种水性自修复防锈涂料的制备方法，且以水为稀释剂，环保无污染。本发明的水性自修复涂料是通过d-a反应的自修复体系，极大的延长了材料的使用寿命。

2、本发明提供的水性自修复防锈涂料的制备方法，具体步骤如下：

3、(1)含氟亲水性聚合物的制备

4、在装有氮气保护和磁力搅拌装置的三口烧瓶中加入不饱和酯、含氟不饱和酯和1,4-二硫苏糖醇，在引发剂和2,2-二羟甲基丙酸(扩链剂)、水为溶剂，且在75℃磁力搅拌使其混合均匀的条件下，反应8h后制得含氟亲水性聚合物，并将其放置在60℃烘箱中干燥12h，以备后续使用。

5、其中，不饱和酯包括叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-2-甲氧乙基酯中的一种或几种的混合物，其结构式为：

6、使用的1,4-二硫苏糖醇单体结构式为：

7、

8、含氟不饱和酯为甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸五氟丙酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸五氟丙酯、全氟己基乙基丙烯酸酯中的一种或几种混合物，其结构式为：

9、

10、

11、引发剂为过氧化氢，其用量为不饱和酯与含氟不饱和酯总质量的0.1-0.3％。

12、不饱和酯、含氟不饱和酯、1,4-二硫苏糖醇和2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比为：2：1：1：1；

13、(2)含氟亲水性丙烯酸共聚物的制备

14、将得到的含氟亲水性聚合物加入到含有100ml水的三口烧瓶中，并超声分散5h，然后加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸五氟苯酚酯和马来酰亚胺，使用过氧化二苯甲酰为引发剂，十二烷基硫酸钠为乳化剂，在60℃搅拌下反应8h，得到分子量分布可控的含氟亲水性丙烯酸共聚物。

15、其中，含氟亲水性聚合物的加入量为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸五氟苯酚酯和马来酰亚胺总质量的50％；

16、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸五氟苯酚酯和马来酰亚胺的摩尔比为2：1：1：4；

17、引发剂过氧化二苯甲酰的用量为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸五氟苯酚酯和马来酰亚胺总质量的0.02-0.04％。

18、乳化剂的用量为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸五氟苯酚酯和马来酰亚胺总质量的3-4％。

19、(3)水性自修复防锈涂料的制备

20、将制得的含氟亲水性丙烯酸共聚物与十二烷基磺酸钠改性ceo2纳米颗粒、氧化铁、滑石粉、抗氧剂168和水混合，最终制得水性自修复防锈涂料。

21、十二烷基磺酸钠改性ceo2纳米颗粒的加入量为含氟亲水性丙烯酸共聚物质量的3％-6％；

22、氧化铁的加入量为含氟亲水性丙烯酸共聚物质量的2％-7％；

23、滑石粉的加入量为含氟亲水性丙烯酸共聚物质量的3％-5％；

24、抗氧剂168的加入量为十二烷基磺酸钠改性ceo2纳米颗粒质量的6％-10％。

25、有益效果：本发明通过含氟不饱和酯与1，4-二硫苏糖醇协同作用，不仅可以增强自修复涂层材料的拉伸强度和亲水性，而且以水作为稀释剂，特点是环保无毒，不易燃烧，不含苯、甲醛等致癌物质和重金属。且以水为溶剂的涂料，具有节能环保、不燃不爆、超低排放、低碳健康等特点。本发明通过引d-a反应的自修复体系和十二烷基磺酸钠改性ceo2纳米颗粒，极大的延长了材料的使用寿命。

26、本发明制备的水性自修复防锈涂料，含有亲水性基团的聚合物和十二烷基磺酸钠改性ceo2纳米颗粒，使涂层具有良好的自愈性能和耐腐蚀性能，极大的延长了材料的使用寿命。主要应用于汽车涂料、铁路车辆、桥梁管道、钢结构、集装箱等领域。

技术特征：

1.一种水性自修复防锈涂料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：

2.根据权利要求1所述的水性自修复防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，不饱和酯为叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-2-甲氧乙基酯中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的水性自修复防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，含氟不饱和酯为甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸五氟丙酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸五氟丙酯、全氟己基乙基丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的水性自修复防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，引发剂过氧化氢的用量为不饱和酯与含氟不饱和酯总质量的0.1％-0.3％。

5.根据权利要求1所述的水性自修复防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，不饱和酯、含氟不饱和酯、1,4-二硫苏糖醇和扩链剂的摩尔比为2：1：1：1。

6.根据权利要求1所述的水性自修复防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸五氟苯酚酯和马来酰亚胺的摩尔比为2：1：1：4；含氟亲水性聚合物的用量为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸五氟苯酚酯和马来酰亚胺总质量的50％。

7.根据权利要求1所述的水性自修复防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，十二烷基磺酸钠改性ceo2纳米颗粒的加入量为含氟亲水性丙烯酸共聚物质量的3％-6％。

8.根据权利要求1所述的水性自修复防锈涂料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，氧化铁的加入量为含氟亲水性丙烯酸共聚物质量的2％-7％，滑石粉的加入量为含氟亲水性丙烯酸共聚物质量的3％-5％，抗氧剂168的加入量为十二烷基磺酸钠改性ceo2纳米颗粒质量的6％-10％。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述方法制备的水性自修复防锈涂料。

技术总结本发明属于防锈涂层材料的制备技术领域，具体涉及一种水性自修复防锈涂料及其制备方法。首先将不饱和酯、含氟不饱和酯和1,4‑二硫苏糖醇在引发剂，扩链剂，水为溶剂条件下制得含氟亲水性聚合物；然后制得的含氟亲水性聚合物在水相中制得水性含氟丙烯酸共聚物，最后将水性含氟丙烯酸共聚物与改性CeO<subgt;2</subgt;纳米颗粒、氧化铁、滑石粉、抗氧剂168复配，制得水性自修复涂层材料。本发明通过引入D‑A反应实现涂层材料的自修复，且以水作为稀释剂、无毒无刺激气味，对人体无害，不污染环境。该涂料通过引入铈基，提高了金属的防腐性能，极大提高了材料的使用寿命，具备较高的应用价值。技术研发人员：李宁,戴红艳,刘玉洁,范晚秋受保护的技术使用者：江苏进华重防腐涂料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26