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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