一種超疏水防腐涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種超疏水防腐涂料及其制備方法，涉及金屬材料的一般防蝕和管道系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。它由環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂、有機(jī)硅中間體、含氧有機(jī)硅烷、氨基活性硅烷偶聯(lián)劑、疏水性納米粒子和有機(jī)錫催化劑混合而成;在總重量為100％中，環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂占15～35％，有機(jī)硅中間體占15-45％，含氧有機(jī)硅烷占0～10％，氨基活性硅烷偶聯(lián)劑占5～30％，疏水性納米粒子占1～50％，有機(jī)錫催化劑占1～5％，有機(jī)溶劑占14～63％。本發(fā)明具有改進(jìn)的柔韌性、耐候性、耐化學(xué)性和低吸水率。
【專利說明】一種超疏水防腐涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種超疏水防腐涂料及其制備方法，涉及金屬材料的一般防蝕和管道系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，管道外防腐技術(shù)主要包括防腐涂層和陰極保護(hù)兩部分，目前應(yīng)用最為廣泛的是三層復(fù)合PE結(jié)構(gòu)，一般情況下，這種涂層具有良好的腐蝕性能，但是對(duì)于漠大線等油溫和環(huán)境溫差較大，容易產(chǎn)生冷凝水的管線，效果不甚理想。另外也有采用聚氨酯類的面漆系統(tǒng)，但是聚氨酯較有機(jī)硅類和氟碳樹脂具有相對(duì)較高的表面能和吸水率以及較低的耐候性。為了能盡可能減少冷凝水在管線表面的停留時(shí)間，減少管線的浸泡，為此研發(fā)具有超疏水性能的防腐蝕涂層。
[0003]自從德國(guó)植物學(xué)家 Barthlot 等(Barthlott.W，Neinhuis C，“Purityof the sacred lotus,or escape from contamination in biologicalsurfaces’Tlanta, 1-8, 202(1997))發(fā)現(xiàn)了荷葉自清潔效應(yīng)的原理,超疏水的研究就引起了人們的日益關(guān)注。人們已經(jīng)通過一系列的辦法制備了超疏水涂層:模板法、相分離法、離子/激光刻蝕法、溶膠凝膠法和氣相化學(xué)/電化學(xué)沉積法等。其基本原理是在疏水表面上構(gòu)建微納米二級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)或是對(duì)具有微納米二級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行疏水改性。以上幾種方法一般都具有成本高昂和不能大面積施工等特點(diǎn)，僅僅處于實(shí)驗(yàn)室階段。目前較為有應(yīng)用前景的技術(shù)是能夠室溫固化并且利于施工的有機(jī)無機(jī)雜化超疏水技術(shù)。
[0004]目前，德國(guó)已有“荷葉王”相關(guān)產(chǎn)品，另外羅斯公司也發(fā)明了 never-wetting涂層。德國(guó)的荷葉王涂料僅僅作為一 種建筑物外墻涂料，表面多孔，粗糙，且結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易磨損，并且該涂層并未真正達(dá)到超疏水效果；羅斯公司的超疏水涂層僅僅作為一種噴霧來使用，處理較小零件或是紡織物表面，價(jià)格高昂，不適用于大規(guī)模的防腐表面處理，尤其是石油管道以及作業(yè)平臺(tái)等對(duì)耐候性也有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。
[0005]Gao等利用有機(jī)硅樹脂與丙烯酸樹脂和納米粒子復(fù)合構(gòu)建超疏水結(jié)構(gòu)，用作防覆冰涂層(Gao D, Jones AK, Sikka VK.^Ant1-1cing superhydrophobic coatings”，US2010/0314575A1)，但是涂層需要高溫固化，同樣對(duì)大面積施工產(chǎn)生不利影響，而且由于有機(jī)硅樹脂疏水性能略差，所以添加的納米粒子較多而影響了其他性能。Farhadi等利用水性含氟樹脂與納米粒子復(fù)合構(gòu)建了超疏水涂層(Farhadi S, Farzanehl M, KulinichSA.“Ant1-1cing performance of superhydrophobic surfaces”，Applied SurfaceScience, 2011, 257:6264-6269)，但作為低表面能樹脂的Zonyl 8740的氟樹脂的結(jié)合力以及附著力都較差，同時(shí)水相中納米粒子分散困難。
[0006]CN101463200A公開了一種環(huán)氧樹脂、納米粒子、表面活性劑和固化劑形成的防腐涂層，CA101143989A公開了有機(jī)硅烷、有機(jī)硅油、無機(jī)納米粒子等物質(zhì)處理后形成的涂層漿液，CA101555379A公開了由氟硅烷/無氟硅烷、環(huán)氧化物、金屬化合物粒子等形成的超疏水防腐蝕涂層，但它們均不理想。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是發(fā)明一種具有改進(jìn)的柔韌性、耐候性、耐化學(xué)性和低吸水率的超疏水防腐蝕涂料及其制備方法。
[0008]本超疏水防腐蝕涂料由環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂、有機(jī)硅中間體、含氧有機(jī)硅烷、氨基活性硅烷偶聯(lián)劑、疏水性納米粒子和有機(jī)錫催化劑混合而成。在總重量為100%中，環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂占15~35 %，有機(jī)硅中間體占15-45 %，含氧有機(jī)硅烷占O~10 %，氨基活性硅烷偶聯(lián)劑占5~30%，疏水性納米粒子占I~50%，有機(jī)錫催化劑占I~5%，有機(jī)溶劑占14~63%。
[0009]用于形成該樹脂組分的有機(jī)硅中間體具有下式的結(jié)構(gòu):
[0010]
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【權(quán)利要求】
1.一種超疏水防腐涂料，其特征是由環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂、有機(jī)硅中間體、含氧有機(jī)硅烷、氨基活性硅烷偶聯(lián)劑、疏水性納米粒子和有機(jī)錫催化劑混合而成；在總重量為100%中，環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂占15~35%，有機(jī)硅中間體占15-45%，含氧有機(jī)硅烷占O~10 %，氨基活性硅烷偶聯(lián)劑占5~30 %，疏水性納米粒子占I~50 %，有機(jī)錫催化劑占I~5%，有機(jī)溶劑占14~63%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水防腐涂料，其特征是用于形成該樹脂組分的有機(jī)硅中間體具有下式的結(jié)構(gòu):
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水防腐涂料，其特征是樹脂中的有機(jī)含氧硅烷具有下式結(jié)構(gòu):
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水防腐涂料，其特征是所述氨基硅烷偶聯(lián)劑包括能夠水解并含有NH2基團(tuán)的有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑； 具有下面通式的結(jié)構(gòu):
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水防腐涂料，其特征是選用疏水性納米粒子，為粒徑介于5~500nm間的納米粒子，其與水的動(dòng)態(tài)接觸角不小于90° ;涂料組合物中含有重量百分比I~50%的疏水納米粒子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水防腐涂料，其特征是所述有機(jī)錫催化劑具有以下的結(jié)構(gòu):
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超疏水防腐涂料，其特征是所述環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂包括含氟丙烯酸酯單體、環(huán)氧活性交聯(lián)單體以及構(gòu)建軟鏈段和硬鏈段的丙烯酸酯單體的共聚物。
8.—種如權(quán)利要求1所述超疏水防腐涂料的制備方法，其特征是制備方法為:環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂根據(jù)自由基聚合原理，通過溶液聚合法制備；所用丙烯酸單體包括含氟丙烯酸酯單體、環(huán)氧活性交聯(lián)單體以及構(gòu)建軟鏈段和硬鏈段的丙烯酸酯單體；首先將溶劑升溫至70~85°C，通入氮?dú)?.5~Ih后，將丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯硬單體、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯軟單體、丙烯酸縮水甘油酯與甲基丙烯酸縮水甘油酯、含氟丙烯酸酯單體、占物料總量0.5~2%的偶氮二異丁腈進(jìn)行混合，然后向溶劑中均勻滴加前述混合液，滴加時(shí)間為2~3h ;滴加完畢后保溫繼續(xù)反應(yīng)2~3h ;冷卻提純后得到環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂；涂料組合物中含有重量百分比15~35%環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂；將環(huán)氧活性含氟丙烯酸樹脂、有機(jī)娃中間體、含氧有機(jī)硅烷、疏水納米粒子、氣基硅烷偶聯(lián)劑和有機(jī)錫催化劑混合均勻即可得到 超疏水防腐蝕涂料。
【文檔編號(hào)】C09D183/06GK103666173SQ201210323279
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】周建偉, 劉瑋莉, 李春漫, 常維純, 劉誠(chéng), 張志恒, 李國(guó)平 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司