本发明涉及防腐涂料领域，具体涉及一种防龟裂的聚氨酯涂料及其制备方法。
背景技术
球墨铸铁管主要称之为离心球墨铸铁管，它具有铁的本质、钢的性能、延展性能好、密封效果好、安装简易等优异特点。近年来，随着城市化规模不断扩大，对管材的需求特别是大口径管材的需求不断增加，在国内以及国际各大城市供水管道和管网改造中发挥越来越大的作用，作为这些项目工程的首选材料，被广泛应用于城建输水、输气等工程上，为球墨铸铁管行业提供了巨大的市场。但是城市污水、天然气等物质的输送，对于球磨铸铁管有一定的腐蚀作用，所以防腐措施对于球磨铸铁管很重要。通常会在球磨铸铁管的内部涂上一层防腐涂层作为内衬，抵御腐蚀。一般防腐涂层有沥青漆涂层、环氧煤沥青涂层、环氧陶瓷涂层、铝酸盐水泥涂层或硫酸盐水泥涂层以及聚氨酯涂层。而聚氨酯涂层是一种为适应环保需求而研制开发的一种新型绿色特殊涂层，有良好的粘结性、耐腐蚀性、耐磨擦性和光泽度高，也是增长速度最快的一种涂层。
作者冯利邦等人在《含纳米硅氧化物的聚酯型水性聚氨酯涂料研究》一文中，研制了一种性能优异的纳米硅氧化物改性的聚酯型水性聚氨酯涂料，并对其性能进行了表征和研究。该聚氨酯涂料制备的漆膜具有有意的表面硬度、热稳定性、耐候性和耐化学品性，但是防腐效果仍然不佳。
技术实现要素：
本发明的目的在于一种防龟裂的聚氨酯涂料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种防龟裂的聚氨酯涂料，其特征在于，其由如下重量份的原料制备而成：丙酮30-40份、氢氧化钠溶液100-120份、无水氯化锌5-6份、正丁醛20-25份、环己烷250-300份、无水硫酸镁20-30份、马来酸酐20-25份、甘露糖醇12-15份、对苯二甲酸10-12份、双十四碳醇酯5-6份、二缩三丙二醇二丙烯酸酯12-15份、2-乙基己基磷酸酯6-8份、纳米二氧化硅10-12份、硫酸钡6-8份、苯胺甲基三乙氧基硅烷10-12份、乙酰柠檬酸三乙酯10-12份、碳纤维15-20份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚3-4份、羟丙基甲基纤维素8-10份、苄基三乙基氯化铵3-4份、聚乙烯醇20-25份、二苯基甲烷二异氰酸酯60-70份、盐酸溶液适量、去离子水适量。
所述的防龟裂的聚氨酯涂料，其特征在于，其由如下步骤制备而成：
（1）在反应容器中，加入丙酮，然后加入氢氧化钠溶液，搅拌20-30min，加入无水氯化锌，缓慢滴加正丁醛与1/4的环己烷的混合液，滴加完毕后，升温到40-50℃，继续恒温搅拌反应3-4h；加入盐酸溶液，中和反应液至ph=7，静置分层，分出有机相，水相用剩余的环己烷萃取3-4次，合并有机相，有机相用去离子水洗至中性，用无水硫酸镁干燥20-24h，抽滤，滤液减压浓缩；将减压浓缩后的产物加入到反应容器中，再加入马来酸酐、甘露糖醇、对苯二甲酸，快速升温至140-150℃，恒温搅拌反应3-4h，继续升温至180-200℃，继续搅拌反应5-6h，冷却至50℃以下，出料，得到多羟基化合物；
（2）将双十四碳醇酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、2-乙基己基磷酸酯加入到分散罐中，以800-1000转/min的搅拌速率搅拌至均匀；将纳米二氧化硅和硫酸钡加入到分散灌中，以1500-1800转/min的搅拌速率高速搅拌40-50min，加入苯胺甲基三乙氧基硅烷、乙酰柠檬酸三乙酯和相当于乙酰柠檬酸三乙酯重量份4-5倍的去离子水，继续高速搅拌1.5-2h，搅拌制成浆料；加入碳纤维，以1500-1800转/min的搅拌速率高速搅拌40-50min，使得碳纤维在浆料中分散均匀；
（3）将2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、羟丙基甲基纤维素添加到相当于羟丙基甲基纤维素重量份5-6倍的去离子水中，搅拌均匀，然后缓慢加入苄基三乙基氯化铵、步骤（2）的产物、聚乙烯醇，多羟基化合物和二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至70-80℃，以700-800转/min的速度搅拌2-3h后，再以3500-4000转/min的速度高速80-100min，获得防龟裂的聚氨酯涂料。
所述的防龟裂的聚氨酯涂料，其特征在于，所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.8-1mol/l，所述的盐酸溶液的浓度为1-1.5mol/l。
本发明具有如下有益效果：
本发明首先丙酮与正丁醛在碱的存在下经轻醛缩合反应可制得3-庚烯-2-酮，再与马来酸酐和甘露糖醇发生酯化和接枝反应，再加入对苯二甲酸进行改性，得到多羟基化合物；再通过制备得到的多羟基化合物与二苯基甲烷二异氰酸酯催化聚合，可以制备出线型，高分子量的聚氨酯泡沫，增加聚氨酯涂料的强度，更易得到薄且均匀的涂层；本发明适量地添加了纳米二氧化硅和硫酸钡，对涂层密度、热性能和力学性能都有较大的增强，并且赋予涂层独特的柔软触感和光泽度；具有轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好优良特性的碳纤维的加入，增强涂料的机械加工强度、减少涂料的收缩和开裂，使涂层具有很高的柔韧性；本发明的聚氨酯涂料涂层粘结牢固、厚度均匀、耐盐水性强、耐磨、防腐性能好、无毒环保等优点。
具体实施方式
本实施例的防龟裂的聚氨酯涂料，其由如下重量份的原料制备而成：丙酮40份、氢氧化钠溶液120份、无水氯化锌6份、正丁醛25份、环己烷300份、无水硫酸镁30份、马来酸酐25份、甘露糖醇15份、对苯二甲酸12份、双十四碳醇酯6份、二缩三丙二醇二丙烯酸酯15份、2-乙基己基磷酸酯6份、纳米二氧化硅12份、硫酸钡8份、苯胺甲基三乙氧基硅烷12份、乙酰柠檬酸三乙酯12份、碳纤维20份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚4份、羟丙基甲基纤维素10份、苄基三乙基氯化铵4份、聚乙烯醇25份、二苯基甲烷二异氰酸酯70份、盐酸溶液适量、去离子水适量。
本实施例的防龟裂的聚氨酯涂料，其由如下步骤制备而成：
（1）在反应容器中，加入丙酮，然后加入氢氧化钠溶液，搅拌30min，加入无水氯化锌，缓慢滴加正丁醛与1/4的环己烷的混合液，滴加完毕后，升温到50℃，继续恒温搅拌反应4h；加入盐酸溶液，中和反应液至ph=7，静置分层，分出有机相，水相用剩余的环己烷萃取4次，合并有机相，有机相用去离子水洗至中性，用无水硫酸镁干燥24h，抽滤，滤液减压浓缩；将减压浓缩后的产物加入到反应容器中，再加入马来酸酐、甘露糖醇、对苯二甲酸，快速升温至150℃，恒温搅拌反应4h，继续升温至200℃，继续搅拌反应6h，冷却至50℃以下，出料，得到多羟基化合物；
（2）将双十四碳醇酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、2-乙基己基磷酸酯加入到分散罐中，以1000转/min的搅拌速率搅拌至均匀；将纳米二氧化硅和硫酸钡加入到分散灌中，以1500转/min的搅拌速率高速搅拌50min，加入苯胺甲基三乙氧基硅烷、乙酰柠檬酸三乙酯和相当于乙酰柠檬酸三乙酯重量份5倍的去离子水，继续高速搅拌2h，搅拌制成浆料；加入碳纤维，以1800转/min的搅拌速率高速搅拌50min，使得碳纤维在浆料中分散均匀；
（3）将2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、羟丙基甲基纤维素添加到相当于羟丙基甲基纤维素重量份5倍的去离子水中，搅拌均匀，然后缓慢加入苄基三乙基氯化铵、步骤（2）的产物、聚乙烯醇，多羟基化合物和二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至80℃，以800转/min的速度搅拌3h后，再以3500转/min的速度高速100min，获得防龟裂的聚氨酯涂料。
耐标准中性盐雾性能和耐腐蚀测试：采用标准中性盐雾机做中性盐雾实验。将样品（涂覆量：250mg/dm2）放入盐雾机中用盐水（浓度为5%，ph为6.5-7.5）在35℃下喷雾，观察样品状况变化。测试结果：样品在1500h内未出现红锈。