专利名称：一种改性聚氨酯防水防腐表面处理剂及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机高分子复合材料领域，具体涉及一种改性聚氨酯防水防腐表面处理剂及其制备方法。
背景技术：
混凝土作为建筑材料，因其优越的性能和经济性，在现代建筑领域有着广泛的应用。我国目前正在进行大规模的海上基础设施的建设，如港口码头、海上风电、跨海大桥等， 这些设施都需要有海底混泥土承台支撑，而这些位于海边或者海水中的钢筋混泥土结构面临着严重的腐蚀问题，混凝土是一种多孔材料，这种多孔性使得外界的腐蚀因子可以很容易地侵入混凝土内部，引起混凝土结构的损坏。由于海水中或者附近空气中含有大量的氯离子，这些氯离子会渗透到混泥土结构中腐蚀钢筋导致混泥土的坍塌，造成严重的后果。混泥土的碳化也是一种化学腐蚀，在二氧化碳作用下的水泥碳化后会导致混泥土表面结构的收缩，这种收缩应力较大时就产生裂缝，从而进一步加剧建筑设施的腐蚀。对混凝土采取有效的防腐保护，是确保混凝土长久使用的有效途径之一，混凝土最有效的保护方法就是防止混凝土与水分或腐蚀气体接触，在混泥土的外表面涂覆保护涂层，在混凝土表面形成几十到几百微米的有机防水层，阻挡外界腐蚀介质渗透到涂层中与混泥土接触是防腐的第一道关口，由于腐蚀介质的多样性、成膜材料本身的耐久性，以及施工时或后期运营造成的涂膜病害现象，对防腐涂层材料的要求也越来越高。聚氨酯是由多异氰酸酯和多元醇聚合而成的聚合物。在聚氨酯大分子中由于存在大量的氢键，分子间作用力大，稳定性好，所以以聚氨酯为成膜物质而配成的聚氨酯防腐涂料具有优良的耐化学腐蚀性、抗渗透性、耐磨性、坚韧性以及强的附着力等特性，而且可以根据不同的实际情况进行分子设计和结构调整，使其能更好地满足实际需要，因此，聚氨酯材料是一种极为重要的防腐涂层材料的基材。有机硅改性聚氨酯涂料是指聚氨酯分子主链或侧链上引入硅氧烷链段，如Si-O或Si-C键的合成树脂。有机硅具有良好的渗透性能、 较低的表面张力、良好的憎水效果、简单的施工工艺，得到业界的广泛推崇，已被广泛应用于道路、桥梁、水工等混凝土结构的防腐领域。有机硅材料通过毛细作用渗人混凝土内部， 硅氧烷分子交联而成三维硅树醋网络结构，并通过共价键与基材稳固连接，在混凝土表面形成憎水性保护层，可以有效防止水分的侵人，从而提高混凝土构件的耐久性。氟碳树脂由于F-C键的键能大，极性小，内聚能低，呈化学惰性，耐温性好，与其他树脂相比，氟碳树脂的临界表面张力也最低。氟碳树脂因其特殊的树脂分子结构，赋予其独特的性能，超高耐候性，极低表面能，低摩擦系数，优异的耐化学品性和防腐性，近年来，氟碳涂层在耐蚀性和耐候性方面的研究也越来越受到关注。在已报道的专利中，一般都以单一材料作为防腐涂层的基料，如环氧改性聚氨酯材料，有机硅树脂或者氟碳树脂等，这些材料的性能较为单一，难以达到持久性和重防腐的要求。
发明内容
本发明提供了一种改性聚氨酯防水防腐表面处理剂及其制备方法和应用，将有机硅树脂和有机氟树脂对聚氨酯材料进行复合改性，制得的表面处理剂具有优异的渗透性、 耐候性和稳定持久的防水防腐性能。一种改性聚氨酯防水防腐表面处理剂，具有如式(I)所示的结构式
权利要求
1.一种改性聚氨酯防水防腐表面处理剂，其特征在于，具有如式(I)所示的结构式[(RO) 3Si-CH2CH2CH2] a_PU_ [X-Rf]b (I)其中，PU为聚硅氧烷型聚氨酯；Rf为4-6个碳原子的全氟烷基链段；X为二价有机连接基团洱为甲基或乙基；a = O 6，b = I 6。
2.一种制备如权利要求I所述的改性聚氨酯防水防腐表面处理剂的方法，其特征在于，包括在聚合催化剂作用下，多异氰酸酯与双碳羟基封端聚硅氧烷在有机溶剂中反应生成 NCO封端预聚体，所述的NCO封端预聚体与扩链剂扩链反应后与氟碳链长为4-6的全氟烷基醇和硅烷偶联剂进行封端反应，即得式(I)所示的改性聚氨酯防水防腐表面处理剂，其中，多异氰酸酯、双碳羟基封端聚硅氧烷、扩链剂、全氟烷基醇、硅烷偶联剂的摩尔比为 1.0 O. I O. 5 O. 2 I. O O. 2 I. O O. 01 O. 2，所述的多异氰酸酯、双碳羟基封端聚硅氧烷、扩链剂、全氟烷基醇和硅烷偶联剂五种反应物总重量与有机溶剂的重量比为1.0 : O. 5 5.0，所述的多异氰酸酯与催化剂的重量比为1.0 O. 001 0.01。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和三苯基甲烷三异氰酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的双碳羟基封端聚硅氧烷为末端为羟丙基结构的聚二甲基硅氧烷，其结构式如式(2)所示，
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的扩链剂为短链二元醇或二元胺。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的聚合催化剂二月桂酸二丁基锡、三亚乙基二胺、辛酸亚锌和环烷酸锌中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的全氟烷基醇的结构式为Rf-X-OH,Rf 为4-6个碳原子的全氟烷基链段，X为二价有机连接基团。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为甲苯、乙酸乙酯、甲乙酮、乙酸丁酯、四氢呋喃和二甲基甲酰胺中的至少一种。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为氨丙基三甲氧基硅焼或者氣丙基二乙氧基娃焼。
10.如权利要求I所述的改性聚氨酯防水防腐表面处理剂在混泥土表面处理中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种改性聚氨酯防水防腐表面处理剂及其制备方法和应用，属于有机高分子复合材料领域，该处理剂的结构式[(RO)3Si-CH2CH2CH2]a-PU-[X-Rf]b，其中，PU为聚硅氧烷型聚氨酯，Rf为4-6个碳原子的全氟烷基链段，X为二价有机连接基团，R为甲基或乙基，a＝0～6，b＝1～6；制备方法在聚合催化剂作用下，多异氰酸酯与双碳羟基封端聚硅氧烷在有机溶剂中反应生成NCO封端预聚体，再经扩链后与氟碳链长为4-6的全氟烷基醇和硅烷偶联剂进行封端反应即得。本发明的处理剂用于各种水下建筑、跨海大桥、海底承台以及各种舰船的防水防腐处理，具有优异的渗透性、耐候性和稳定的防水防腐性能。
文档编号C04B41/48GK102585682SQ20121003886
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者孔德庆 申请人:黑龙江泰纳科技发展有限责任公司