CN115895428A - 一种本征型自愈合防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料制品腐蚀防护技术领域,具体涉及一种本征型自愈合防腐涂料及其制备方法。所述涂料包括:按重量百分比计,80%~90%的聚氨酯弹性体材料、7%~18%的丙酮、1%~2%的石墨烯、0.5%~1%的流平剂以及0.5%~1%的分散剂。本发明的自愈合防腐涂料涂层在遭到外界破坏后,可自行修复或者在一定条件下修复损伤,恢复其原有的防腐作用。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料制品腐蚀防护技术领域,具体涉及一种本征型自愈合防腐涂料及其制备方法。
背景技术
有机涂层作为重要的防腐措施,通过物理屏蔽的作用将金属基体与腐蚀介质隔离,从而阻止腐蚀的发生。然而,在服役的过程中,涂层不可避免的会受到热、机械等因素的影响,从而产生破损、开裂。如果没有及时、有效的检测到并加以修复,这些损伤都会使涂层的防护效果和使用寿命降低。目前,传统涂层损伤后主要通过人为的修补或更换,工艺繁琐。
发明内容
发明目的:提供一种本征型自愈合防腐涂料及其制备方法,不需添加异种修复剂,在分子健合作用下,能够对同一损伤部位进行多次修复,延长材料的使用寿命。
技术方案:
一种本征型自愈合防腐涂料,包括:按重量百分比计,80%~90%的聚氨酯弹性体材料、7%~18%的丙酮、1%~2%的石墨烯、0.5%~1%的流平剂以及 0.5%~1%的分散剂。
进一步地,聚氨酯弹性体材料采用二苯基甲烷二异氰酸酯和聚丙二醇2000 为原材料,聚乙二醇为扩链剂,二月桂酸二丁基锡为催化剂,乙酸丁酯为溶剂合成。
进一步地,聚氨酯弹性体材料为按照质量计,采用3.5g~6g的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和80~100的聚丙二醇2000为原材料,1g~2g的聚乙二醇(PEG200)为扩链剂,0.2g~0.5g二月桂酸二丁基锡为催化剂,30g~60 g乙酸丁酯为溶剂合成。
一种本征型自愈合防腐涂料的制备方法,所述方法用于制备上述的本征型自愈合防腐涂料,所述制备方法包括:
合成聚氨酯弹性体材料;
向三口烧瓶中加入丙酮作溶剂,在200r/min搅拌速率下加入聚氨酯弹性体材料,混合均匀;
添加石墨烯,将转速调至500r/min,充分搅拌后,依次滴加流平剂和分散剂;
搅拌10min,得到自愈合防腐涂料。
进一步地,合成聚氨酯弹性体材料,具体包括:
将乙酸丁酯、聚丙二醇2000聚乙二醇依次加入三角烧瓶中,以第一转速充分搅拌;
按量添加二苯基甲烷二异氰酸酯,加入计算量一半的二月桂酸二丁基锡,在75℃下,以第二转速搅拌2~3小时;
加入聚乙二醇,并添加剩余一半二月桂酸二丁基锡,在60℃下以第三转速搅拌2~3小时,得到聚氨酯弹性体材料,其中第一转速小于第二转速,第二转速小于第三转速。
进一步地,第一转速为100r/min-200r/min。
进一步地,第二转速为200r/min-300r/min。
进一步地,第三转速为500r/min-700r/min。
有益效果:
本发明的自愈合防腐涂层,不需添加异种修复剂,在分子健合作用下,能够对同一损伤部位进行多次修复,延长材料的使用寿命;本发明的自愈合防腐涂层在遭到外界破坏后,可自行修复或者在一定条件下修复损伤,恢复其原有的防腐作用。自愈合防腐涂层兼具防腐和自行修复损伤的能力,有利于延长涂层的使用寿命,避免修补、更换涂层繁琐的工艺,提高武器装备的服役寿命,具有巨大的经济价值。
附图说明
图1为聚氨酯弹性体材料的合成路线图。
具体实施方式
针对现有自愈合涂料制品的不足,本发明基于超分子作用,以合成自愈合聚氨酯材料为基础,通过配方研究,制备出具备自修复能力的自愈合涂料。
下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,进一步理解本发明,这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点,而不是对发明权利要求的限制。
第一步:聚氨酯弹性体材料的合成
聚氨酯弹性体材料采用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚丙二醇2000 (PPG2000)为原材料,聚乙二醇(PEG200)为扩链剂,二月桂酸二丁基锡为催化剂,乙酸丁酯为溶剂合成。
合成聚氨酯弹性体材料时,各物质按质量分配如表1。
表1各物质质量
物质 | 质量/g |
聚丙二醇2000 | 80~100 |
二苯基甲烷二异氰酸酯 | 3.5~6 |
聚乙二醇(PEG200) | 1~2 |
二月桂酸二丁基锡 | 0.2~0.5 |
乙酸丁酯 | 30~60 |
如图1,将乙酸丁酯、聚丙二醇2000(PPG2000)依次加入三角烧瓶中,充分搅拌,转速为100r/min-200r/min;按量添加二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),加入计算量一半的二月桂酸二丁基锡,在75℃下搅拌2~3小时,转速为200 r/min-300r/min;加入聚乙二醇(PEG200),并添加剩余一半二月桂酸二丁基锡,提高转速,转速为500r/min-700r/min,在60℃下搅拌2~3小时,即可得到聚氨酯弹性体材料。
第二步:自愈合防腐涂料制备
涂料是由成膜物质、填料、溶剂、助剂四部分组成,以聚氨酯弹性体材料为成膜物质,石墨烯为物理屏蔽填料,丙酮为溶剂,流平剂、分散剂为助剂,通过涂料组分含量研究,最终形成自愈合涂料配方,制备成涂料。各物质质量如下表2。
表2各物质质量
物质 | 质量/g |
聚氨酯弹性体材料 | 80~90 |
丙酮 | 7~18 |
石墨烯 | 1~2 |
流平剂 | 0.5~1 |
分散剂 | 0.5~1 |
制备方法如下。
实施例1
第一步:按照各物质质量准备好原材料
聚氨酯弹性体材料80g;
丙酮18g;
石墨烯1g;
流平剂0.5g;
分散剂0.5g;
第二步:向250mL三口烧瓶中加入丙酮18g作溶剂,在200r/min搅拌速率下加入80g聚氨酯弹性体材料,混合均匀;
第三步:添加石墨烯1g,将转速调至500r/min,充分搅拌后,依次滴加0.5g 流平剂和0.5g分散剂。
第四步:搅拌10min,即可得到自愈合防腐涂料。
实施例2
第一步:按照各物质质量准备好原材料
聚氨酯弹性体材料82g;
丙酮15g;
石墨烯1.5g;
流平剂1g;
分散剂0.5g;
第二步:向250mL三口烧瓶中加入丙酮15g作溶剂,在200r/min搅拌速率下加入82g聚氨酯弹性体材料,混合均匀;
第三步:添加石墨烯1.5g,将转速调至500r/min,充分搅拌后,依次滴加 1g流平剂和0.5g分散剂。
第四步:搅拌10min,即可得到自愈合防腐涂料。
实施例3
第一步:按照各物质质量准备好原材料
聚氨酯弹性体材料84g;
丙酮13.5g;
石墨烯1.5g;
流平剂0.5g;
分散剂0.5g;
第二步:向250mL三口烧瓶中加入丙酮13.5g作溶剂,在200r/min搅拌速率下加入84g聚氨酯弹性体材料,混合均匀;
第三步:添加石墨烯1.5g,将转速调至500r/min,充分搅拌后,依次滴加 0.5g流平剂和0.5g分散剂。
第四步:搅拌10min,即可得到自愈合防腐涂料。
实施例4
第一步:按照各物质质量准备好原材料
聚氨酯弹性体材料86g;
丙酮11g;
石墨烯2g;
流平剂0.5g;
分散剂0.5g;
第二步:向250mL三口烧瓶中加入丙酮11g作溶剂,在200r/min搅拌速率下加入86g聚氨酯弹性体材料,混合均匀;
第三步:添加石墨烯2g,将转速调至500r/min,充分搅拌后,依次滴加0.5g 流平剂和0.5g分散剂。
第四步:搅拌10min,即可得到自愈合防腐涂料。
实施例5
第一步:按照各物质质量准备好原材料
聚氨酯弹性体材料88g;
丙酮10g;
石墨烯1g;
流平剂0.5g;
分散剂0.5g;
第二步:向250mL三口烧瓶中加入丙酮10g作溶剂,在200r/min搅拌速率下加入88g聚氨酯弹性体材料,混合均匀;
第三步:添加石墨烯1g,将转速调至500r/min,充分搅拌后,依次滴加0.5g 流平剂和0.5g分散剂。
第四步:搅拌10min,即可得到自愈合防腐涂料。
实施例6
第一步:按照各物质质量准备好原材料
聚氨酯弹性体材料90g;
丙酮7g;
石墨烯1g;
流平剂1g;
分散剂1g;
第二步:向250mL三口烧瓶中加入丙酮7g作溶剂,在200r/min搅拌速率下加入90g聚氨酯弹性体材料,混合均匀;
第三步:添加石墨烯1g,将转速调至500r/min,充分搅拌后,依次滴加1g 流平剂和1g分散剂。
第四步:搅拌10min,即可得到自愈合防腐涂料。
采用本发明实施例1~6制备的自愈合防腐涂料,刷涂于马口铁试板上,24 小时表干后,进行机械损伤,室温放置24小时,观察其自愈合能力,性能列于表3。可见24小时内的自愈合率均已达到50%以上(远远高于国标中的45%),能够满足飞机损伤涂层。
表3性能测试结果
本发明通过上述实施例来说明其详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各漆料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
综上,本发明的自愈合防腐涂层在遭到外界破坏后,可自行修复或者在一定条件下修复损伤,恢复其原有的防腐作用。自愈合防腐涂层兼具防腐和自行修复损伤的能力,有利于延长涂层的使用寿命,避免修补、更换涂层繁琐的工艺,提高武器装备的服役寿命,具有巨大的经济价值。
Claims (8)
1.一种本征型自愈合防腐涂料,其特征在于,包括:按重量百分比计,80%~90%的聚氨酯弹性体材料、7%~18%的丙酮、1%~2%的石墨烯、0.5%~1%的流平剂以及0.5%~1%的分散剂。
2.根据权利要求1所述的本征型自愈合防腐涂料,其特征在于,聚氨酯弹性体材料采用二苯基甲烷二异氰酸酯和聚丙二醇2000为原材料,聚乙二醇为扩链剂,二月桂酸二丁基锡为催化剂,乙酸丁酯为溶剂合成。
3.根据权利要求1所述的本征型自愈合防腐涂料,其特征在于,聚氨酯弹性体材料为按照质量计,采用3.5g~6g的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和80~100的聚丙二醇2000为原材料,1g~2g的聚乙二醇(PEG200)为扩链剂,0.2g~0.5g二月桂酸二丁基锡为催化剂,30g~60g乙酸丁酯为溶剂合成。
4.一种本征型自愈合防腐涂料的制备方法,其特征在于,所述方法用于制备权利要求1-3中任一项所述的本征型自愈合防腐涂料,所述制备方法包括:
合成聚氨酯弹性体材料;
向三口烧瓶中加入丙酮作溶剂,在200r/min搅拌速率下加入聚氨酯弹性体材料,混合均匀;
添加石墨烯,将转速调至500r/min,充分搅拌后,依次滴加流平剂和分散剂;
搅拌10min,得到自愈合防腐涂料。
5.根据权利要求4所述的本征型自愈合防腐涂料的制备方法,其特征在于,合成聚氨酯弹性体材料,具体包括:
将乙酸丁酯、聚丙二醇2000聚乙二醇依次加入三角烧瓶中,以第一转速充分搅拌;
按量添加二苯基甲烷二异氰酸酯,加入计算量一半的二月桂酸二丁基锡,在75℃下,以第二转速搅拌2~3小时;
加入聚乙二醇,并添加剩余一半二月桂酸二丁基锡,在60℃下以第三转速搅拌2~3小时,得到聚氨酯弹性体材料,其中第一转速小于第二转速,第二转速小于第三转速。
6.根据权利要求5所述的本征型自愈合防腐涂料的制备方法,其特征在于,第一转速为100r/min-200r/min。
7.根据权利要求5所述的本征型自愈合防腐涂料的制备方法,其特征在于,第二转速为200r/min-300r/min。
8.根据权利要求5所述的本征型自愈合防腐涂料的制备方法,其特征在于,第三转速为500r/min-700r/min。
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