脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层及其制备方法与应用

本发明属于防腐涂层的制备，具体涉及脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层及其制备方法与应用。

背景技术：

1、不锈钢是指可以抵抗大气或酸等化学介质腐蚀的钢材，常见的不锈钢材料以金相组织划分，能够分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢三种类型。而不锈钢并非不生锈，只是在不同介质中的抗腐蚀性能不同。不锈铁是不锈钢的一种，其材质主要有409、410、430、444。远洋集装箱一般用不锈铁作为基材，表面含有大量的惰性铬氧化物，这就造成了不锈铁和涂料的粘结性很差，进一步影响涂料的防腐效果。不锈铁作为基材，表面光滑，难以附着防腐性涂料，一般不会再做涂料防腐处理。目前，为了克服难以涂覆的缺陷，很多厂家将硅烷类偶联剂添加到涂料中，但其粘结性较差，导致涂料的防腐效果差。

2、目前，常用涂料中添加硅烷偶联剂方法的来提高涂料与基材的粘接性能。但是添加在涂料内的硅烷偶联剂，在没有接触水汽以及不能处于合适的ph值下，很难得到足够的水解；其次，硅烷偶联剂也无法保证能够迁移到涂料和基材的界面处。特别是不锈铁作为基材时，其惰性表面特性，使涂料更难产生足够的粘结效果。

3、cn110564279a公开了一种海洋工程防腐聚脲涂料，聚脲涂料包括a组分和b组分，a组分包括：多异氰酸酯、聚碳酸酯多元醇，b组分包括：端氨基聚醚、氨基扩链剂、改性纳米二氧化钛、纳米氧化锌、羟氨基羧酸类化合物、防污剂、防锈颜料、防沉剂，所述改性纳米二氧化钛的制备原料包括：纳米二氧化钛、表面活性剂、硅烷偶联剂、硝酸银、硫酸铜。所述聚脲涂料耐海水耐盐雾能力强，且能抵抗微生物附着，适用于海洋工程防腐。将a、b组分混合后喷涂至基材上，采用芳香族聚醚型聚脲，耐候性差，不适合集装箱等领域的防腐使用。

4、cn1902249a公开了一种含有衍生于全氟聚醚异氰酸酯的硅烷和烷氧基硅烷的涂料组合物，所述的组合物包括有机溶剂中的三组分体系，其中所述组分包括可水解的衍生于全氟聚醚异氰酸酯的硅烷，和非氟化组分，如烷氧基硅烷，一种可选择地含有反应性官能团的组分。将以上组分涂覆在处理好的基底上，提高了涂层的耐久性。所采用的可水解的全氟聚醚异氰酸酯的硅烷不能解决不锈铁作为基材时，其惰性表面的粘结效果，因为全氟聚醚具有非常低的表面能，防水、防油，不但不能增强粘结力，反而会降低与聚脲涂层的粘结力。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层，提高了粘结性能，本发明还提供其制备方法，方法简单，环保无污染，本发明制备的防腐涂层用于远洋集装箱的涂层，提升了无溶剂聚脲在集装箱防腐上的长期使用性能。

2、本发明所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将异氰酸酯硅烷偶联剂溶于溶剂，调节ph，水解反应备用；

4、(2)基材表面进行清洁处理；

5、(3)将步骤(1)水解后的异氰酸酯硅烷偶联剂溶液喷涂至步骤(2)处理后的基材表面，静置30～90min，喷涂量为20～100g/m2；

6、(4)继续在步骤(3)喷涂后的基材上涂刷或者喷涂无溶剂聚脲涂料，制得脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层。

7、无溶剂聚脲涂料采购自青岛海洋新材料有限公司。牌号为ammt海美特脂肪族聚脲防腐材料。

8、步骤(1)的异氰酸酯硅烷偶联剂为3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(kh-907)、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷(kh-901)、3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷(kh-9011)中的一种。

9、步骤(1)的异氰酸酯硅烷偶联剂添加的质量分数为0.05～25％。

10、步骤(1)的溶剂为水与醇的混合溶剂，其中水与醇的质量比值为5/95～50/50。

11、醇为无水乙醇或甲醇。

12、步骤(1)的调节ph为1～6。

13、步骤(1)的水解反应时间为10～90min。

14、步骤(2)的基材为不锈钢，优选为不锈铁，所述的清洁处理为喷砂处理。

15、一种脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层是由所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法制得的。

16、所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的应用：将脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层应用于远洋集装箱。

17、具体的，所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：

18、(1)将异氰酸酯硅烷偶联剂kh-907或kh-901或kh-9011，溶于溶剂水与甲醇或乙醇(水与甲醇或乙醇的质量比值为5/95～50/50)，使得异氰酸酯硅烷偶联剂的质量分数0.05～25％，用乙酸调节ph为1～6，水解反应10～90min备用；

19、(2)将不锈铁基材表面进行喷砂清洁处理，去除表面的浮灰、油污；

20、(3)将步骤(1)水解后的异氰酸酯硅烷偶联剂溶液喷涂至步骤(2)处理后的不锈铁基材表面，喷涂量为20～100g/m2，静置30～90min，溶剂挥发完毕；

21、(4)继续在步骤(3)喷涂后的基材上涂刷或者喷涂无溶剂聚脲涂料，制得脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层。

22、本发明以不锈钢作为基材，不锈铁表面含有一定量的硅元素，表面存在硅羟基，本发明将水解后的异氰酸酯硅烷偶联剂喷涂至不锈铁表面，与不锈铁表面的硅羟基，发生缩合反应，生成si-o-si化学键，然后涂刷或者喷涂无溶剂聚脲涂料，此时异氰酸酯硅烷偶联剂中的异氰酸酯基团和无溶剂聚脲涂料中的胺基树脂生成脲键，此时不锈铁表面与无溶剂聚脲涂料之间通过异氰酸酯硅烷偶联剂，产生了化学键粘结，显著提高了粘结强度。其原理如下所示：

23、

24、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

25、(1)采用本发明的方法制备的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层，将不锈铁与无溶剂聚脲涂料之间的粘结，采用化学键粘结，粘结性能高。

26、(2)本发明的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，工艺简单，操作简单，环保。

27、(3)本发明制备的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层，适用于远洋集装箱，大大提高了远洋集装箱的腐蚀性能，延长了其使用寿命。

技术特征：

1.一种脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)的异氰酸酯硅烷偶联剂为3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。

3.根据权利要求1所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)的异氰酸酯硅烷偶联剂添加的质量分数为0.05～25％。

4.根据权利要求1所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)的溶剂为水与醇的混合溶剂，其中水与醇的质量比值为5/95～50/50。

5.根据权利要求4所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，其特征在于：醇为无水乙醇或甲醇。

6.根据权利要求1所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)的调节ph为1～6。

7.根据权利要求1所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)的水解反应时间为10～90min。

8.根据权利要求1所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)的基材为不锈钢，所述的清洁处理为喷砂处理。

9.一种脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层，其特征在于：是由权利要求1-8任一项所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法制得的。

10.一种权利要求9所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的应用，其特征在于：将脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层应用于远洋集装箱。

技术总结
本发明属于防腐涂层的制备技术领域，具体涉及脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层及其制备方法与应用。本发明所述的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：将异氰酸酯硅烷偶联剂溶于溶剂，调节pH，水解反应备用；基材表面进行清洁处理；将水解后的异氰酸酯硅烷偶联剂溶液喷涂至处理后的基材表面，静置，继续涂刷或者喷涂无溶剂聚脲涂料，制得脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层。本发明提供的脂肪族无溶剂聚脲防腐涂层，提高了粘结性能，本发明还提供其制备方法，方法简单，环保无污染，本发明制备的防腐涂层用于远洋集装箱的涂层，提升了无溶剂聚脲在集装箱防腐上的长期使用性能。

技术研发人员：刘强,吴福文,李会,朱昱,范豪哲,刘培礼,霍行,刘福
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10