[发明专利]纳米有机钛聚合物及其涂料和制造方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成和化学组合物技术领域，涉及的是一种元素类无机- 有机纳米改性杂化聚合物及其特种涂料。主要应用于常温条件下的工业防腐 蚀领域中特殊技术要求的防腐蚀涂装保护涂层。

背景技术

众所周知，钛是一种耐腐蚀性非常优良的金属材料，无毒，比重轻，比 强度高，其合金材料早已被石油、化工、冶金、制造、食品、制药、海洋等 工程，尤其是航天、航空高科技领域所广泛使用。但是，由于钛金属材料价 格昂贵，一直是影响其在一般工业、特殊工业领域里的推广应用。如果将钛 金属与有机高分子材料“嫁接”成合金态高聚物，再以涂层的形式推广应用 于工业金属结构的防腐蚀领域，既可以替代不锈钢材料，解决工业腐蚀的难 题，又能大大减低制造成本，提高企业的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，为工业防腐蚀领域提 供一种化工新型材料及其用途和制造方法。

本发明旨在通过纳米材料与高分子材料的改性技术，探索以金属钛与有 机高分子化学接枝聚合的方法制备纳米杂化高分子有机钛齐聚物，并以此作 为基体树脂的前驱体材料，开发一系列特种涂料产品，为工业防腐蚀领域开 辟一条新的途径。

所采用的技术路线是采用机械化学原理，在纳米催化剂的作用下，将金 属钛与有机高分子聚合物化学“嫁接”缩聚，产生一种全新结构的有机高分 子合金态高聚物新材料，将其命名为纳米有机钛高分子合金杂化聚合物，其 通式缩写为HTH，化学结构式为：

式中n为1～30的整数。

在配方中被命名为：HTH。该聚合物为前驱体材料，与其他种类的成膜物 树脂(如环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、有机硅树脂、有机氟树脂、聚酰 亚胺树脂、聚芳醚酮树脂等)改性，可制造一系列高性能防腐蚀特种涂料。

本发明中所述的纳米有机钛高分子合金杂化聚合物的合成及其涂料的制 备方法，包括以下步骤：

一、制备纳米有机钛高分子合金杂化聚合物：第一步，将配方中各组份材 料称量后装入密闭式行星球磨反应器中，按比例加入钢球后密封；第二步， 启动球磨反应器进入正常运行，研磨运行的反应时间大约需要10～12h；运行 3h后，每隔1h停机检查一次研磨罐顶端的金属温度计和气压表；当罐内温度 达到反应所需的温度和压力时，让球磨反应时间持续1h后停机；第三步，待 反应罐自然冷却至常温后，开罐过滤出钢球，得到黑色淤泥状的粒径约为 80～100nm的齐聚物，即为纳米有机钛高分子合金杂化聚合物，简称“纳米有 机钛聚合物”。它是制造纳米有机钛特种涂料的中间体基料，或称为前驱体基 料。此法可命名为HTH制备法。

二、制造纳米有机钛特种涂料：配套涂料体系的基础配方设计分为底漆、 中间漆和面漆。按配方中的顺序和配比称量投料在配料缸内，然后置于分散 机的剪切下混合搅拌，高速分散30分钟，上砂磨机研磨至要求细度，过滤后 调整黏度，过300目滤网，待检验包装。

该聚合物作为中间体制成的纳米有机钛特种涂料，其反应机理、反应历 程和反应式如下所示：

式中：R代表环氧树脂分子链断；…系指环氧分子链断键处；HO:O^-代表失 配羟基片段；Ti…代表钛原子接枝片断；(-O-Al-O-Al…O-Al-O-Al-)代表钛 纳米分子嵌合片断；代表纳米氧化铝吸附金属钛；O:H代表环氧 基开环；·C代表失配键；·OH代表缺位态羟基；

在以上反应历程中，金属钛分子表面首先被纳米氧化铝活化吸附，并放出 能量，在其催化作用下与环氧基团的炭原子争夺电子，导致碳链断裂并与钛 原子“嫁接”；通过断裂片断的重新排列聚合，形成纳米有机钛高分子合金杂 化聚合物，简称“纳米有机钛聚合物”。

以纳米有机钛高分子合金杂化聚合物为中间体，与多种复配树脂混合制 造各种用于工业特殊要求的特种防腐蚀涂料。

该特种涂料做为一种工业防腐蚀涂装的新材料。

其有益效果，详见具体实施方式部分详细介绍。

具体实施方式

本发明提供一种纳米有机钛高分子合金杂化聚合物，化学结构式如(1)所 示：

式中n为1～30的整数。

所述纳米有机钛高分子合金杂化聚合物的制备方法，其包括以下步骤：