一种双电层水性聚氨酯/环氧树脂复合防腐涂料及其制备方法与流程

本发明涉及一种水性防腐涂料，具体涉及一种双电层水性聚氨酯/环氧树脂复合防腐涂料及制备方法。

背景技术：

水性涂料拥有绿色无污染及安全可靠等特性，从目前的形势来看，水性涂料正在渐渐侵占油性涂料的市场。然而，不论是在国内还是在国外，金属防腐用的水性涂料的综合特性（特别是耐水性）还不是很理想，因而使得其生产和运用受到了极大的限制。其次，在海洋和船舶范围内，海水中的离子对金属的腐蚀是不容忽视的问题。因此，研究既能阻挡阴阳离子传输，又对环境无污染的综合特性优越的双电层水性防腐涂料具有重要的意义。

水性聚氨酯拥有硬度大、韧性好及防腐性优良等特征，但是机械强度低、耐水穿透性差。水性环氧树脂拥有附着力强、致密性好及机械强度大等特征，但是韧性差、固化时间长、耐候性差。因而可利用两种树脂间的交联反应来实现性能互补，从而制备出性能优越的复合基料。

蒙脱土是一种天然的层状矿物资源，自然界中的储量很大。其结构特征决定了可以对其进行人工改性。本专利将其层板剥离，并在其层板上吸附一层相反电荷制备成双电层纳米片，就是对其改性的一种有效手段。将改性后得到的双电层纳米片作为防腐涂料的填料，在涂层固化时，这种填料在涂层中定向排列，从而形成双电层涂层，这种双电层涂层既可以排斥阳离子，又可以排斥阴离子；另外，这种纳米片是一种无机的结晶体，在涂料中也可以起到延长不带电荷的腐蚀介质渗透路径的作用。从而实现阻止阴阳离子通过涂层的渗透，并延缓非电腐蚀介质的渗透，达到防腐的目的。

技术实现要素：

为解决现有水性涂料的不足，本发明基于蒙脱土易被剥离且层间阳离子可被置换的特征，利用盐溶液中的阳离子与剥离开的带负电性的蒙脱土层板间的静电引力作用来合成一种带有相反电荷整体呈电中性的双电层纳米片填料，并将其作为填料加入到水性聚氨酯/环氧树脂复合涂料中。由于双电层填料在水性聚氨酯/环氧树脂复合涂料中会进行定向排列，使同性电荷朝向同一个方向，从而可形成双电层涂料。另外，这种纳米片是一种无机的结晶体，在涂料中也可以起到延长不带电荷的腐蚀介质渗透路径的作用。主要发明内容有：

一种双电层水性聚氨酯/环氧树脂复合防腐涂料，包括基料和填料，其特征在于，所述的基料为水性聚氨酯/环氧树脂复合基料，所述填料为蒙脱土基双电层纳米片填料。

一种双电层水性聚氨酯/环氧树脂复合防腐涂料，其特征在于，所述复合基料中水性聚氨酯与水性环氧树脂的质量比为1:1~1:2。

一种双电层水性聚氨酯/环氧树脂复合防腐涂料，其特征在于，所述双电层纳米片填料为氯化钾改性蒙脱土的双电层纳米片填料、氯化钙改性蒙脱土的双电层纳米片填料、氯化铝改性蒙脱土的双电层纳米片填料、氯化锌改性蒙脱土的双电层纳米片填料中的一种或几种。

一种双电层水性聚氨酯/环氧树脂复合防腐涂料，其特征在于，所述双电层纳米片填料制备中固体氯化物的用量为蒙脱土质量的5%~30%。

一种双电层水性聚氨酯/环氧树脂复合防腐涂料，其特征在于，所述双电层纳米片填料制备中质量分数为10%的氯化盐溶液的滴加速率为1~3ml/min。

一种双电层水性聚氨酯/环氧树脂复合防腐涂料，其特征在于，所述双电层纳米片填料的用量为水性聚氨酯/环氧树脂复合基料固含量的1%~5%。

发明效果

双电层水性聚氨酯/环氧树脂复合防腐涂料中带有正反两种电荷，可依靠电荷间的排斥作用阻止阴、阳腐蚀离子的渗透，起到重要的防护作用；并且双电层纳米片填料的加入可以填充涂膜中的缝隙，使其更加致密，从而可作为一层屏障性保护膜阻挡腐蚀介质的扩散，增强防腐特性。

附图说明

图1是实施例1的sem图。

图2是实施例2的sem图。

图3是实施例1、2、3、4、5的盐雾图。

具体实施方式

为更明确的展示本发明的优点，利用实施例做了进一步的详述。

实施例中的sem图是利用型号为suppra55产于德国zeiss公司的扫描电子显微镜对制备的涂层进行扫描测试得到的。盐雾图是利用东莞市利鑫仪器设备有限公司生产的型号为ywxq-60的盐雾机依据国标gb/t6458-86的方法进行测试得到的。

实施例1（对比样品，双电层填料为0）：

先将6g水性环氧树脂加入到三口烧瓶内，并置于温度设定为40℃的水浴锅内，并在搅拌的情况下用蠕动泵将4g水性聚氨酯以1ml/min的速率添加到其中，反应2h后向其中滴加复合树脂固含量2.5%的kh550，反应100min后，再向其中以1ml/min的速度滴加2.2g去离子水，搅拌1h使其分散均匀，即可得到基料涂料。

所得涂层的扫描电镜数据见图1，160h的盐雾测试结果见图3(a)，综合性能测试见表1。

实施例2：

（1）先将6g水性环氧树脂加入到三口烧瓶内，并置于温度设定为40℃的水浴锅内，并在搅拌的情况下用蠕动泵将4g水性聚氨酯以1ml/min的速率添加到其中，反应2h后向其中滴加复合树脂固含量2.5%的kh550，反应100min后，得到水性聚氨酯/环氧树脂复合基料，记为组分a；

（2）将20g蒙脱土溶于2l水中，再加入1ml10%的四丁基氢氧化铵。先大功率超声10min，高速切割10min，之后再超声10min，切割20min，即可获得蒙脱土剥离液，记为组分b；

（3）向组分b中以1ml/min的速率滴加29.4ml质量分数为10%的zncl2溶液，再切割10min，经过多次离心、洗涤、干燥、研磨及过200目筛子处理即可制成双电层纳米片填料，记为组分c；

（4）称量组分a固含量3%的组分c，将其溶于2.2g水中，搅拌均匀后，再以1ml/min的速度滴加到组分a中，即可制成双电层水性涂料。

所得涂层的扫描电镜数据见图2，160h的盐雾测试结果见图3(b)，综合性能测试见表1。

实施例3：

（1）先将6g水性环氧树脂加入到三口烧瓶内，并置于温度设定为40℃的水浴锅内，并在搅拌的情况下用蠕动泵将4g水性聚氨酯以1ml/min的速率添加到其中，反应2h后向其中滴加复合树脂固含量2.5%的kh550，反应100min后，得到水性聚氨酯/环氧树脂复合基料，记为组分a；

（2）将20g蒙脱土溶于2l水中，再加入1ml10%的四丁基氢氧化铵。先大功率超声10min，高速切割10min，之后再超声10min，切割20min，即可获得蒙脱土剥离液，记为组分b；

（3）向组分b中以1ml/min的速率滴加14.7ml质量分数为10%的zncl2溶液，再切割10min，经过多次离心、洗涤、干燥、研磨及过200目筛子处理即可制成双电层纳米片填料，记为组分c；

（4）称量组分a固含量3%的组分c，将其溶于2.2g水中，搅拌均匀后，再以1ml/min的速度滴加到组分a中，即可制成双电层水性涂料。

160h的盐雾测试结果见图3(c)。

实施例4：

（1）先将6g水性环氧树脂加入到三口烧瓶内，并置于温度设定为40℃的水浴锅内，并在搅拌的情况下用蠕动泵将4g水性聚氨酯以1ml/min的速率添加到其中，反应2h后向其中滴加复合树脂固含量2.5%的kh550，反应100min后，得到水性聚氨酯/环氧树脂复合基料，记为组分a；

（2）将20g蒙脱土溶于2l水中，再加入1ml10%的四丁基氢氧化铵。先大功率超声10min，高速切割10min，之后再超声10min，切割20min，即可获得蒙脱土剥离液，记为组分b；

（3）向组分b中以1ml/min的速率滴加44.1ml质量分数为10%的zncl2溶液，再切割10min，经过多次离心、洗涤、干燥、研磨及过200目筛子处理即可制成双电层纳米片填料，记为组分c；

（4）称量组分a固含量3%的组分c，将其溶于2.2g水中，搅拌均匀后，再以1ml/min的速度滴加到组分a中，即可制成双电层水性涂料。

160h的盐雾测试结果见图3(d)。

实施例5：

（1）先将6g水性环氧树脂加入到三口烧瓶内，并置于温度设定为40℃的水浴锅内，并在搅拌的情况下用蠕动泵将4g水性聚氨酯以1ml/min的速率添加到其中，反应2h后向其中滴加复合树脂固含量2.5%的kh550，反应100min后，得到水性聚氨酯/环氧树脂复合基料，记为组分a；

（2）将20g蒙脱土溶于2l水中，再加入1ml10%的四丁基氢氧化铵。先大功率超声10min，高速切割10min，之后再超声10min，切割20min，即可获得蒙脱土剥离液，记为组分b；

（3）向组分b中以1ml/min的速率滴加58.8ml质量分数为10%的zncl2溶液，再切割10min，经过多次离心、洗涤、干燥、研磨及过200目筛子处理即可制成双电层纳米片填料，记为组分c；

（4）称量组分a固含量3%的组分c，将其溶于2.2g水中，搅拌均匀后，再以1ml/min的速度滴加到组分a中，即可制成双电层水性涂料。

160h的盐雾测试结果见图3(e)。

上述介绍的仅是本发明的较优实施例，而非本发明的限制。凡是在本发明的观点内，做出的修改或等同替换，均视为在本发明的保护范围内。

表1是实施例1、2制备的涂层的综合性能测试结果。

表1涂料的综合性能表征