CN111303744A - 一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料及其制备方法。本发明的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料由植酸改性MXene、丙烯酸酯类单体、功能性单体、异氰酸酯、引发剂、乳化剂和水制备而成。本发明的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：1)将丙烯酸酯类单体、功能性单体、引发剂和乳化剂加水分散，进行乳液聚合，得到丙烯酸乳液；2)将丙烯酸乳液和异氰酸酯混合，充分反应，再加入植酸改性MXene，混合均匀，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。本发明的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料干燥速度快、无毒环保，成膜后漆膜的硬度高、耐腐蚀性能优异。

Description

一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料及其制备方法，属于水性涂料技术领域。
背景技术
聚氨酯(PU)涂料具有机械性能良好、附着力较高、耐腐蚀性好等优点，在涂料行业中受到了越来越多的关注。溶剂型聚氨酯(SPU)涂料在涂装的过程中会产生挥发性有机化合物(VOCs)，不仅会污染环境，而且还会危害施工人员的身体健康。水性聚氨酯(WPU)涂料减少了反应过程中VOCs的排放，具有环保、无毒、化学性能稳定、无溶剂气味、无污染等优点。然而，水性聚氨酯涂料的干燥时间长，成膜后漆膜的耐水性、抗氧化性、耐腐蚀性等性能较差，尚无法完全替代溶剂型聚氨酯涂料。
因此，有必要开发一种成膜后漆膜的抗氧化性好、耐腐蚀性能优异的水性聚氨酯涂料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.1％～10％；
丙烯酸酯类单体：20％～40％；
功能性单体：5％～20％；
异氰酸酯：5％～20％；
引发剂：0.01％～0.03％；
乳化剂：0.05％～0.15％；
水：余量。
优选的，一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.1％～1％；
丙烯酸酯类单体：25％～35％；
功能性单体：7％～15％；
异氰酸酯：7％～18％；
引发剂：0.01％～0.03％；
乳化剂：0.05％～0.15％；
水：余量。
进一步优选的，一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.1％～0.8％；
丙烯酸酯类单体：28％～34％；
功能性单体：10％～15％；
异氰酸酯：10％～15％；
引发剂：0.01％～0.03％；
乳化剂：0.05％～0.15％；
水：余量。
优选的，所述植酸改性MXene的径向尺寸为0.05～100μm，厚度为0.5～200nm。
优选的，所述植酸改性MXene通过以下方法制备得到：将植酸和MXene按照质量比(10～50)：1混合进行超声分散，再常温搅拌0.5～48h，离心，洗涤，得到植酸改性MXene。
进一步优选的，所述植酸改性MXene通过以下方法制备得到：将植酸和MXene按照质量比(15～25)：1混合进行超声分散，再常温搅拌2～6h，离心，洗涤，得到植酸改性MXene。
再进一步优选的，所述植酸改性MXene通过以下方法制备得到：将植酸和MXene按照质量比(18～22)：1混合进行超声分散，再常温搅拌2～6h，离心，洗涤，得到植酸改性MXene。
优选的，所述MXene为Ti3C2Tx，其中Tx为-O、-F和-OH。
优选的，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯(MA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种。
进一步优选的，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的至少两种。
优选的，所述功能性单体为丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、磷酸酯中的至少一种。
进一步优选的，所述功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、磷酸酯中的至少两种。
优选的，所述异氰酸酯为三井化学WB-3021、三井化学WD-726、爱斯可G254、爱斯可G265、万华268、万华270中的至少一种。
进一步优选的，所述异氰酸酯为爱斯可G254、爱斯可G265、万华268、万华270中的至少一种。
优选的，所述引发剂为过硫酸钾、过氧化氢、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的至少一种。
进一步优选的，所述引发剂为过硫酸钾、过氧化氢、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、偶氮二异丁腈中的至少一种。
优选的，所述乳化剂为十二烷基磺酸甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、异构醇聚氧乙烯醚硫酸铵、1-烯丙氧基-2-羟丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠中的至少一种。
进一步优选的，所述乳化剂为十二烷基磺酸甜菜碱、十二烷基二苯醚二磺酸钠、1-烯丙氧基-2-羟丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠中的至少两种。
上述含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将丙烯酸酯类单体、功能性单体、引发剂和乳化剂加水分散，进行乳液聚合，得到丙烯酸乳液；
2)将丙烯酸乳液和异氰酸酯混合，充分反应，再加入植酸改性MXene，混合均匀，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
本发明的有益效果是：本发明的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料干燥速度快、无毒环保，成膜后漆膜的硬度高、耐腐蚀性能优异。
附图说明
图1为MXene和植酸改性MXene的XRD图谱。
图2为MXene、植酸和植酸改性MXene的红外光谱图。
图3为MXene、植酸和植酸改性MXene的紫外吸收光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.4％；
甲基丙烯酸甲酯：17.47％；
丙烯酸丁酯：13.8％；
甲基丙烯酸：0.9％；
丙烯酸羟丙酯：12.21％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：11.1％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：43.071％。
上述含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值2.1mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，然后加入植酸改性MXene，超声3min，用纱布过滤，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
实施例2：
一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.1％；
甲基丙烯酸甲酯：17.47％；
丙烯酸丁酯：13.8％；
甲基丙烯酸：0.9％；
丙烯酸羟丙酯：12.21％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：11.1％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：43.371％。
上述含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值2.1mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，然后加入植酸改性MXene，超声3min，用纱布过滤，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
实施例3：
一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.2％；
甲基丙烯酸甲酯：17.47％；
丙烯酸丁酯：13.8％；
甲基丙烯酸：0.9％；
丙烯酸羟丙酯：12.21％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：11.1％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：43.271％。
上述含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值2.1mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，然后加入植酸改性MXene，超声3min，用纱布过滤，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
实施例4：
一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.6％；
甲基丙烯酸甲酯：17.47％；
丙烯酸丁酯：13.8％；
甲基丙烯酸：0.9％；
丙烯酸羟丙酯：12.21％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：11.1％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：42.871％。
上述含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值2.1mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，然后加入植酸改性MXene，超声3min，用纱布过滤，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
实施例5：
一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.4％；
甲基丙烯酸甲酯：18.13％；
丙烯酸丁酯：15.8％；
甲基丙烯酸：1.8％；
丙烯酸羟丙酯：8.35％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：11.1％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：43.371％。
上述含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值1.8mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，然后加入植酸改性MXene，超声3min，用纱布过滤，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
实施例6：
一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.4％；
甲基丙烯酸甲酯：18.13％；
丙烯酸丁酯：15.52％；
甲基丙烯酸：3.2％；
丙烯酸羟丙酯：6.67％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：11.1％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：43.931％。
上述含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值1.5mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，然后加入植酸改性MXene，超声3min，用纱布过滤，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
实施例7：
一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.4％；
甲基丙烯酸甲酯：17.42％；
丙烯酸丁酯：12.17％；
甲基丙烯酸：0.6％；
丙烯酸羟丙酯：13.33％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：11.1％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：43.931％。
上述含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值2.5mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，然后加入植酸改性MXene，超声3min，用纱布过滤，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
实施例8：
一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.4％；
甲基丙烯酸甲酯：17.47％；
丙烯酸丁酯：13.8％；
甲基丙烯酸：0.9％；
丙烯酸羟丙酯：12.21％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：14.5％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：39.671％。
上述含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值2.1mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，然后加入植酸改性MXene，超声3min，用纱布过滤，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
实施例9：
一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.4％；
甲基丙烯酸甲酯：17.47％；
丙烯酸丁酯：13.8％；
甲基丙烯酸：0.9％；
丙烯酸羟丙酯：12.21％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：10.5％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：43.671％。
上述含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值2.1mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，然后加入植酸改性MXene，超声3min，用纱布过滤，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
对比例1：
一种水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
MXene：0.4％；
甲基丙烯酸甲酯：17.47％；
丙烯酸丁酯：13.8％；
甲基丙烯酸：0.9％；
丙烯酸羟丙酯：12.21％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：11.1％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：43.071％。
上述水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值2.1mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，然后加入MXene，超声3min，用纱布过滤，得到水性聚氨酯涂料。
对比例2：
一种水性聚氨酯涂料，由以下质量百分比的原料制备而成：
甲基丙烯酸甲酯：17.47％；
丙烯酸丁酯：13.8％；
甲基丙烯酸：0.9％；
丙烯酸羟丙酯：12.21％；
磷酸酯：0.9％；
万华268：11.1％；
过硫酸钾：0.014％；
十二烷基磺酸甜菜碱：0.045％；
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠：0.09％；
去离子水：43.471％。
上述水性聚氨酯涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将1/2的甲基丙烯酸甲酯、2/3的丙烯酸丁酯、1/2的甲基丙烯酸和1/3的丙烯酸羟丙酯混合超声5min，得到混合单体A；
2)将剩余的甲基丙烯酸甲酯、剩余的丙烯酸丁酯、剩余的甲基丙烯酸、剩余的丙烯酸羟丙酯和磷酸酯混合超声5min，得到混合单体B；
3)将过硫酸钾、十二烷基磺酸甜菜碱、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和去离子水混合均匀，升温至80℃，滴加混合单体A，滴加完后保温30min，再滴加混合单体B，滴加完后升温至85℃保温1h，冷却至室温，得到丙烯酸乳液(羟值2.1mgKOH/g)；
4)用氨水将丙烯酸乳液的pH调至8，加入万华268，超声3min，得到水性聚氨酯涂料。
注：
实施例1～9中的植酸改性MXene通过以下方法制备得到：将植酸和MXene按照质量比20:1混合超声反应4min，再常温下搅拌4h，离心，用去离子水洗涤离心得到的固体产物至洗液呈中性，得到植酸改性MXene(径向尺寸1～5μm，厚度2～4nm)。
实施例1～9和对比例1中的MXene为Ti3C2Tx，其中Tx为-O、-F和-OH(即MXene中同时含有-O、-F和-OH三种基团)。
Mxene(MX)和植酸改性MXene(PA-MX)的XRD图谱如图1所示，MXene、植酸(PA)和植酸改性MXene的红外光谱图如图2所示，MXene、植酸和植酸改性MXene的紫外吸收光谱图如图3所示。
由图1可知：植酸改性MXene之后，MXene在2θ＝6.44°的基面峰左移至度数更小的5.84°，意味着PA-MXene间距变宽，PA成功修饰改性MXene。
由图2可知：在1638cm-1处PA-MXene相较于纯的MXene多了一个吸收峰，而PA在1640cm-1附近有一个吸收峰，说明MXene改性成功。
由图3可知：260nm处归属于磷酸基团中P＝O键的吸收位置，而纯的MXene此处无吸收，PA-MXene在此处有微弱吸收，说明MXene改性成功。
性能测试：
将实施例1～9和对比例1～2的水性聚氨酯涂料涂覆在Q235铁片上，进行性能测试，测试结果如下表所示：
表1实施例1～9和对比例1～2的水性聚氨酯涂料的性能测试结果
Figure BDA0002414243540000121
Figure BDA0002414243540000131
注：
表干时间：按照《GB/T 1727-1979漆膜一般制备法》进行测试，具体操作如下：在打磨后的铁片上涂膜，涂膜完成后，在标准规定的干燥条件下干燥，每隔一段时间再在距离漆膜边缘约10mm的地方采用指触法检验是否达到表干，如果仍感到发粘，但涂层没有粘在手上，则认为表干。
铅笔硬度：按照《GB/T 6739-2006涂膜铅笔硬度测定法》进行测试，具体操作如下：对硬度标号为6B～6H的中华牌高级绘图铅笔进行笔尖处理，把笔尖磨成水平边缘锋利；将涂膜并干燥完全后的铁片水平放置在实验台上，手执铅笔约35°，匀速滑动约10mm，同一标号的铅笔滑动五次，若仅有一道划痕，则认为该图层硬度为此铅笔标号。
腐蚀电位：将交联固化之后的涂层粘管，用3.5％的氯化钠溶液浸泡约30min，然后测试其OCPT，待测试显示稳定之后，测试其TAFEL曲线，得到腐蚀电流和腐蚀电位。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，其特征在于：由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.1％～10％；
丙烯酸酯类单体：20％～40％；
功能性单体：5％～20％；
异氰酸酯：5％～20％；
引发剂：0.01％～0.03％；
乳化剂：0.05％～0.15％；
水：余量。
2.根据权利要求1所述的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，其特征在于：由以下质量百分比的原料制备而成：
植酸改性MXene：0.1％～1％；
丙烯酸酯类单体：25％～35％；
功能性单体：7％～15％；
异氰酸酯：7％～18％；
引发剂：0.01％～0.03％；
乳化剂：0.05％～0.15％；
水：余量。
3.根据权利要求1或2所述的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述植酸改性MXene的径向尺寸为0.05～100μm，厚度为0.5～200nm。
4.根据权利要求3所述的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述植酸改性MXene通过以下方法制备得到：将植酸和MXene按照质量比(10～50)：1混合进行超声分散，再常温搅拌0.5～48h，离心，洗涤，得到植酸改性MXene。
5.根据权利要求4所述的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述MXene为Ti3C2Tx，其中Tx为-O、-F和-OH。
6.根据权利要求1或2所述的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、磷酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求1或2所述的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾、过氧化氢、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基磺酸甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基二苯醚二磺酸钠、异构醇聚氧乙烯醚硫酸铵、1-烯丙氧基-2-羟丙基磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠中的至少一种。
10.权利要求1～9中任意一项所述的含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将丙烯酸酯类单体、功能性单体、引发剂和乳化剂加水分散，进行乳液聚合，得到丙烯酸乳液；
2)将丙烯酸乳液和异氰酸酯混合，充分反应，再加入植酸改性MXene，混合均匀，得到含植酸改性MXene的水性聚氨酯涂料。
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