[发明专利]一种纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种制备纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料的方法。本发明还涉及通过如上所述的方法制备的纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料。本发明的有益效果在于：(1)制备的纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料不含金属，不含溶剂，是绿色环保的；(2)通过纳米材料和水性聚苯胺的双重改性，显著提高了聚氨酯对金属特别是镁基合金的防护性能，以及(2)制备工艺简单，适于工业化。

技术领域

本发明涉及防腐涂料领域。具体来说，本发明涉及一种纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料及其制备方法。

背景技术

材料腐蚀中的绝大多数是金属腐蚀，这给国民经济带来巨大损失。采用涂料对和金属和非金属材料进行涂覆是目前最经济有效的方法。聚氨酯防腐涂料是传统防腐涂料中的一种，但其常包括易挥发的有机溶剂，这会带来潜在的环境污染问题，因此应用受到限制。

此外，因为镁合金化学性质活泼，自腐蚀电位低，导致富锌涂料等一般涂料用于其表面防护时，往往起不到保护效果，反而会加剧镁合金的电化学腐蚀。因为在金属结构材料中，镁合金腐蚀电位最低，常常作为阳极，而涂料中的锌则作为阴极，构成电化学腐蚀，不能有效地保护镁合金。

另外，已有研究报道在传统聚氨酯防腐涂料中引入纳米材料可改善其防腐性能。但目前为止仍然没有防腐性能优异的纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料。

因此，本领域仍然需要开发一种纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料的方法，所述方法包括使脂肪族或脂环族异氰酸酯单体与多元醇在纳米材料表面发生原位聚合，得到纳米材料改性聚氨酯预聚体，然后通过使该预聚体与二羟基丙酸在丙酮中反应来引入亲水基团，得到含亲水基团的纳米材料改性聚氨酯，最后通过扩链剂三羟基丙烷将一端双羟基化水性聚苯胺共价地接枝到含亲水基团的纳米材料改性聚氨酯主链上，得到本文所述的纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料。本文所述的纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料不含金属，也不含溶剂，是绿色环保的。且通过纳米材料和水性聚苯胺的双重改性，显著提高了聚氨酯涂料对镁基合金的防护性能。

本发明的目的还在于提供一种通过如上所述的方法制备的纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料。

为了实现上述目的，本发明提供下述技术方案。

在第一方面中，本发明提供一种制备纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料的方法，所述方法可包括下述步骤：

(1)在惰性气氛下，混合脂肪族或脂环族异氰酸酯单体、真空脱水的多元醇以及纳米材料，得到纳米材料改性聚氨酯预聚体；

(2)在惰性气氛下，使纳米材料改性聚氨酯预聚体与二羟基丙酸在丙酮中反应，得到含亲水基团的纳米材料改性聚氨酯；以及

(3)加入去离子水，且在剪切作用和催化剂作用下，使含亲水基团的纳米材料改性聚氨酯、三羟甲基丙烷、一端双羟基化水性聚苯胺和稳定剂反应，减压蒸馏除去丙酮，得到纳米材料改性的水性聚氨酯防腐涂料。

在第一方面的一种实施方式中，所述脂肪族或脂环族异氰酸酯单体可包括六亚甲基二异氰酸酯，或二环己基甲烷二异氰酸酯。

在第一方面的另一种实施方式中，所述纳米材料可包括石墨烯或纳米二氧化硅。

在第一方面的另一种实施方式中，所述一端双羟基化水性聚苯胺通过巯基丙二醇与水性聚苯胺的反应来制备，且所述水性聚苯胺如下述结构式I所示：

其中，y＝0-1，p＝100-500。

在第一方面的另一种实施方式中，所述稳定剂可包括聚乙烯基吡咯烷酮。

在第一方面的另一种实施方式中，所述催化剂可包括二月桂酸二丁基锡或二月桂酸二丁基锂。