一种耐腐蚀抗结冰涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种耐腐蚀抗结冰涂料及其制备方法。

背景技术：

1、氟碳树脂是以含氟烯烃基本单体行聚合，或以其与其他单体进行共聚，一类主链或者侧链含氟碳化学键的一类树脂，具有良好的耐热性、耐化学品性、耐寒性和耐候性，已经被广泛应用于食品、纺织、造纸、涂料等领域。丙烯酸树脂也被用作涂料材料中，因其本身含有的羟基和羧基使其具有一定的亲水性，尤其在金属方面，丙烯酸树脂表现出良好的耐腐蚀性。很多风叶片、供电设备长期放置于室外，其表面很容易微生物，尤其在湿润的环境下，不仅腐蚀设备表面还影响设备的外观和使用寿命。面临寒冷环境，其表面上的水易结冰，造成供电设备损坏。

2、中国专利cn114015297b公开了一种水性抗结冰涂料及其制备方法，由水性氟碳树脂、哑光树脂、聚碳酸酯型聚氨酯分散体、膨润土、增稠剂、钛白粉、高岭土、杀菌剂、疏水助剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、纳米填料、颜料和水离子水组成的a组分和由异氰酸酯固化剂组成的b组分按照质量比(5-7):1混合而成，由本专利制得的漆膜的接触角大，避免水在风电叶片上附着甚至结冰，交联密度高，具有优异的耐磨性和耐老化性能，但是其抗菌性能有待提高，进一步扩大使用范围。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐腐蚀抗结冰涂料及其制备方法，通过该制备方法制得的耐腐蚀抗结冰涂料不仅具有优良的耐腐蚀性、抗结冰性能，还具有疏水性和抗菌性。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种耐腐蚀抗结冰涂料的制备方法，包括质量比为(6-8):1的a组分和b组分；

4、其中，所述a组分由feve氟碳树脂、丙烯酸树脂、钛白、重钙、功能填料、消泡剂、流平剂、附着力促进剂、分散剂和去离子水按照质量比为(20-40):(15-35):(2-5):(2-3):(5-13):(0.2-0.3):(0.3-0.5):(4-6):(0.4-1):(10-20)混合制得；

5、其中，所述b组分为异氰酸酯固化剂；

6、其中，功能填料的制备方法如下：

7、将醛基改性碳纳米管加入到无水乙醇中，分散均匀，加入2-氨基-1h-苯并咪唑-5-羧酸接枝氧化锌和氢氧化钾，加热，反应，反应结束后，过滤，洗涤，干燥，得到功能填料；

8、其中，醛基改性碳纳米管的制备方法包括以下步骤：

9、将烯基改性碳纳米管分散到n,n-二甲基甲酰胺中，分散均匀后，加入7-辛烯醛和引发剂过硫酸铵，在氮气环境下，加热，反应，反应结束后，离心，干燥，得到醛基改性碳纳米管；

10、其中，2-氨基-1h-苯并咪唑-5-羧酸接枝氧化锌的制备方法包括以下步骤：

11、步骤(1)将纳米氧化锌、无水乙醇和3-氨丙基三乙氧基硅烷混合均匀，加热，反应，反应结束后，抽滤，洗涤，干燥，得到氨基改性纳米氧化锌；

12、步骤(2)将氨基改性纳米氧化锌、2-氨基-1h-苯并咪唑-5-羧酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、三乙胺、1-羟基苯并三氮唑和溶剂混合均匀，反应，反应结束后，过滤，洗涤，干燥，得到2-氨基-1h-苯并咪唑-5-羧酸接枝氧化锌。

13、优选地，醛基改性碳纳米管、无水乙醇、2-氨基-1h-苯并咪唑-5-羧酸接枝氧化锌和氢氧化钾的质量比为(60-100):(1800-3000):(50-80):(6-10)；

14、反应的温度为60-80℃，反应的时间为2-4h。

15、优选地，烯基改性碳纳米管的制备方法如下：

16、将碳纳米管、无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合均匀，加热，反应，反应结束后，过滤，洗涤，干燥，得到烯基改性碳纳米管；

17、其中，碳纳米管、无水乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为(80-100):(4000-8000):(40-60)；

18、反应的温度为60-80℃，反应的时间为6-8h。

19、优选地，烯基改性碳纳米管、n,n-二甲基甲酰胺、7-辛烯醛和引发剂过硫酸铵的质量比为(60-80):(2000-4000):(30-50):(1.3-1.6)；反应的温度为50-70℃，反应的时间为4-6h。

20、优选地，纳米氧化锌、无水乙醇、3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为100:(3000-6000):(40-60)。

21、优选地，钛白为金红石型钛白粉。

22、优选地，重钙为纯度99％以上的重质工业品。

23、优选地，异氰酸酯固化剂为二异氰酸酯。

24、优选地，消泡剂为byk-024。

25、优选地，流平剂为氟改性流平剂。

26、优选地，附着力促进剂为硅烷类附着力促进剂。

27、优选地，分散剂为byk-190。

28、优选地，氨基改性纳米氧化锌、2-氨基-1h-苯并咪唑-5-羧酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、三乙胺、1-羟基苯并三氮唑和溶剂的质量比为(100-180):(80-120):(20-40):(60-120):(12-18):(4000-8000)；反应的温度为18-30℃，反应的时间为28-34h。

29、根据权利要求7所述的一种耐腐蚀抗结冰涂料的制备方法，其特征在于，溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺和四氢呋喃中的任意一种。

30、优选地，所述的采用耐腐蚀抗结冰涂料的制备方法制备得到的耐腐蚀抗结冰涂料。

31、优选地，所述的耐腐蚀抗结冰涂料在风机叶片、电力输送设备中的应用。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

33、1.本发明中的氟碳树脂具有良好的耐低温和疏水性能，丙烯酸树脂的加入，可增加氟碳树脂与基体的附着力，附着力促进剂的加入，增强与基体的附着力；钛白和重钙的加入，增加其力学性能，值得注意的是，碳纳米管可以填补涂层内部的空隙，增加涂层的致密性，延长外界水分子进入涂层内部的时间，增加耐腐蚀性能。

34、2.碳纳米管由于本身的独特结构，力学性能优良，且本身具有一定的抗菌性能，而碳纳米管经改性后，避免了碳纳米管由于尺寸小容易发生团聚的现象，改善了碳纳米管的分散性，使得碳纳米管能够均匀分散涂料体系中。本发明中纳米氧化锌具有禁带宽的特点，在受到紫外线照射时，价带上的电子能够吸收紫外线，被激发到导带上，从而产生电子-空穴对，由于纳米尺寸效应，纳米氧化锌对紫外线具有散射能力，能将其转化为热能，引入的2-氨基-1h-苯并咪唑-5-羧酸也具有紫外吸收性能，在吸收紫外光后，分子内氢键破坏，能够把高能的紫外光能变成热能，2-氨基-1h-苯并咪唑-5-羧酸接枝在氧化锌上对紫外线的吸收范围更广，且吸收效率更高，光转热的效率就更优，其抗结冰性能更好。同时，三者的加入，使得本发明制备的涂料在基材表面形成微纳结构，实现仿荷叶的自清洁效果，可防止水滴或者水汽等粘附，避免结冰。

35、3.本发明中，醛基改性碳纳米管与2-氨基-1h-苯并咪唑-5-羧酸接枝氧化锌反应时，在氢氧化钾的催化作用下，2-氨基-1h-苯并咪唑-5-羧酸接枝氧化锌中的的胺基(-nh2)与醛基改性碳纳米管的醛基中的活性羰基(-c＝o)反生缩合反应，生成新的基团碳氮双键(-c＝n-)，即席夫碱，席夫碱对多种有害菌都有抑制作用，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有较好的活性，且协同碳纳米管和纳米氧化锌进一步增加抗菌性能。