[发明专利]一种水性聚氨酯阻垢涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域。本发明通过选用烷基化石墨烯，改善了石墨烯在基体材料中易团聚的缺点，同时选用具有核壳结构，且具有优异热稳定性的全氟聚醚丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液作为基体，在二者相互配合作用下，使得到的水性聚氨酯阻垢涂料，不但阻垢效果更佳，且耐水磨性，稳定性和硬度均较高。实验结果表明，本发明提供的水性聚氨酯阻垢涂料，粘接强度可达(与钢材)15MPa，邵氏D硬度70，耐磨性80mg·(1000g·1000转)^‑1，水接触角101°；对涂层在60℃的过饱和碳酸钙溶液中进行结垢测试，当试块在溶液内浸泡3000小时后，每平方厘米试块结垢重量仅为40mg。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种水性聚氨酯阻垢涂料及其制备方法。

背景技术

金属管道和泵的结垢是地热水在抽取和输送过程中普遍存在的问题，在管道、锅炉、换热器等易结垢部件表面涂上防护涂层，是一种有效的解决方法。

水性聚氨酯因其优良的耐水性、耐候性、耐燃性以及耐化学腐蚀等优点，被广泛应用作阻垢涂料。但是现有技术提供的水性聚氨酯涂料的不但阻垢效果不是很理想，在耐水磨性，稳定性和硬度方面均有限，使得常见的水性聚氨酯涂料很难满足地热水高温环境对涂层较为苛刻的要求。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯阻垢涂料及其制备方法，本发明提供的水性聚氨酯阻垢涂料不但不易结垢，且其耐水磨性，稳定性和硬度均较高。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种水性聚氨酯阻垢涂料，包括如下重量份数的组分：烷基化石墨烯5～50份和全氟聚醚丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液20～100份。

优选地，所述烷基化石墨烯中的烷基包括1-溴十二烷基、十八烷基三氯硅烷基、1-氯十二烷基和十八烷基三溴硅烷基中的至少一种。

优选地，所述烷基化石墨烯的制备方法包括以下步骤：

(I)将萘、碱金属、有机溶剂和石墨烯混合，进行还原反应，得到还原石墨烯；

(II)将所述步骤(I)得到的还原石墨烯和烷烃混合，进行烷基化反应，得到烷基化石墨烯。

优选地，所述步骤(I)中碱金属和石墨烯的重量比为(0.10～0.20)：(5～40)。

优选地，所述步骤(I)中的石墨烯和所述步骤(II)中烷烃的重量比为(5～35)：15。

优选地，所述全氟聚醚丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的制备方法包括以下步骤：

(1)将甲基丙烯酰氯、三聚氟醚醇、缚酸剂和有机溶剂混合，进行第一聚合反应，得到全氟聚醚丙烯酸酯；

(2)将异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、1，4-丁二醇、催化剂和有机溶剂混合，进行第二聚合反应，得到水性聚氨酯；

(3)将所述步骤(2)得到的水性聚氨酯和水乳化后，得到水性聚氨酯种子乳液；

(4)将所述步骤(1)得到的全氟聚醚丙烯酸酯、所述步骤(3)得到的水性聚氨酯乳液与水、乳化剂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和引发剂混合，进行第三聚合反应，得到全氟聚醚丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液；

所述步骤(1)和(2)没有先后顺序限制。

优选地，所述步骤(1)中甲基丙烯酰氯和三聚氟醚醇的重量比为(2～8)：(40～50)。

优选地，所述步骤(2)中异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和1，4-丁二醇的重量比为(10～17)：(1～7)：(1～8)。