一種制備耐腐蝕抗菌聚脲復(fù)合涂層的方法
【專利摘要】一種制備耐腐蝕抗菌聚脲復(fù)合涂層的方法。涉及一種聚合物納米復(fù)合涂層的制備方法，該方法包括下列步驟：制備涂層A組分；制備混合有納米抗菌劑B組分；將上述A組分和混合有納米抗菌劑的B組分分別加入到噴涂設(shè)備中進(jìn)行噴涂，即制得耐腐蝕抗菌聚脲復(fù)合涂層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種金屬或混凝土表面的防腐蝕抗菌保護(hù)復(fù)合涂層，通過采用在B組分中添加納米抗菌劑，提高了聚脲涂層的抗菌能力，減小了涂層微觀缺陷，提高了涂層的耐腐蝕與抗磨性。
【專利說明】一種制備耐腐蝕抗菌聚脲復(fù)合涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米涂層的制備方法，尤其是一種聚合物納米復(fù)合涂層制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鑒于海上船舶、海上港口設(shè)施所面臨的生物污染、沖蝕磨損和電化學(xué)腐蝕的的交織作用，船舶定期清理、維護(hù)保養(yǎng)是非常必要的。甚至在某些情況下，要更換部件，而這個(gè)過程需要大量的資金，因此不同的國家應(yīng)用不同的技術(shù)來解決這個(gè)問題。應(yīng)用抗污染、抗腐蝕涂層是一種簡便有效的方法，而目前尚無一種涂料能對生物污損、沖蝕磨損和電化學(xué)腐蝕同時(shí)有效的防污染、防腐蝕涂料。
[0003]中國專利1478817A公開了 “抗菌彈性聚氨酯納米復(fù)合材料及其制備方法”，在該專利中，發(fā)明人通過在介孔材料中浸潰重金屬離子來提高涂層的抗菌性能，這種技術(shù)很容易導(dǎo)致重金屬離子轉(zhuǎn)移到環(huán)境中，造成二次污染，同時(shí)由于介孔材料在外力的作用下容易破碎，這將嚴(yán)重弱化所制備涂層的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于對納米材料控制合成的研究，本發(fā)明通過對聚脲A，B組分以及納米抗菌劑的制備過程工藝參數(shù)的改進(jìn)，獲得一種新型耐腐蝕抗菌聚脲納米復(fù)合涂層的制備方法。它具有生物污損、沖蝕磨損和電化學(xué)腐蝕的性能。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種制備耐腐 蝕抗菌聚脲納米復(fù)合涂層的方法，該方法包括以下步驟:
1)、制備涂層A部分:
將聚醚多元醇投入反應(yīng)釜，加熱，升溫到95-100°C，減壓脫水l_1.5h，然后降溫至80-50°C，加入異氰酸酯組分，保持溫度在75-85°C，反應(yīng)2_3h，得到異氰酸酯基封端的預(yù)聚體，得涂層A部分；
其中異氰酸酯占所述涂層A部分質(zhì)量百分比的55-65%、聚醚多元醇占所述涂層A部分質(zhì)量比的35-45% ；
2)、制備含有納米抗菌劑的涂層B部分:將抗菌納米粉體、環(huán)氧樹脂和HDI三聚體混合，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至58-62°C反應(yīng)2.5-3.5h，制得含有納米抗菌劑的B組分；
其中環(huán)氧樹脂占B部分質(zhì)量百分比的55%-65%，HDI三聚體占B部分質(zhì)量百分比的30%-40%，納米粒子占B部分質(zhì)量百分比的的1%_5% ；
其中抗菌納米粉體按以下方法制備:
在6mol/LHCl溶液中加入0.05-0.5 mo I/L的CuCl2溶液和相應(yīng)化學(xué)計(jì)量質(zhì)量的銅粉，加熱攪拌至溶液中銅粉完全反應(yīng)，冷卻，用NaOH調(diào)節(jié)溶液的PH值為2-3，加入0.5-1 %的表面活性劑，在冰水冷卻和不斷攪拌的條件下逐滴滴入NaSCN溶液，至所需化學(xué)計(jì)量濃度且稍微過量沉淀經(jīng)陳化、洗滌、過濾及110 1:恒溫干燥后得硫氰酸亞銅粉體；3)、按以下方法制備聚脲納米復(fù)合涂層:將上述A部分和混合有納米抗菌劑的B部分分別加入連接好的噴涂設(shè)備中，加熱溫度控制在60-80°C，壓力表表壓控制在1100-1600Psi之間噴涂，即可得到聚脲納米復(fù)合涂層。
[0006]所述步驟2中，環(huán)氧樹脂為E44或E51。
[0007]所述的納米抗菌劑還包括納米氧化鐵、納米二氧化鈦、碳納米管和石墨烯中的任一種或多種復(fù)配物。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的防腐蝕抗菌保護(hù)復(fù)合涂層，通過采用在B組分中添加納米抗菌劑，提高了聚脲涂層的抗菌能力，同時(shí)由于其他納米粒子的存在，比如石墨烯或碳納米管，這些納米材料將改善涂層的硬度和抗磨性，進(jìn)而提高涂層的耐沖蝕性能。涂裝后，涂層的微觀缺陷得到克服，提高了涂層的耐腐蝕與抗磨性，進(jìn)而延長了使用壽命。
[0009]此外，由于聚脲涂層低的介電產(chǎn)生和表面阻抗，該涂層能阻礙電子的遷徙，抑制電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。本發(fā)明致力于研究和開發(fā)含納米級強(qiáng)化顆粒的復(fù)合材料，在制備完成納米CuSCN的同時(shí)，研制出一種既能防止實(shí)現(xiàn)生物污損又能抵抗沖蝕磨損和電化學(xué)腐蝕的聚脲涂層，在確保綠色環(huán)保的前提下，配方和制備工藝上創(chuàng)新，產(chǎn)品實(shí)用、高效。
【具體實(shí)施方式】
[0010]實(shí)施例1
A組分制備:將450g聚氧化丙烯醚多元醇(平均官能度fn=3，相對平均分子量Wn=5000)投入反應(yīng)釜，加熱，升溫到100°C，減壓脫水lh，然后降溫至78°C，加入550g 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI 100，純度大于98%)，保持溫度在80V，反應(yīng)2h。得到異氰酸酯基封端的預(yù)聚體，即A部分。
.[0011]其中異氰酸酯包括PAPI (多次四甲基多苯基多異氰酸酯)、液化MDI (二苯基甲烷二異氰酸酯)、HDI (六亞甲基二異氰酸酯)、IPDI (異佛爾酮二異氰酸酯)和端異氰酸酯預(yù)聚物。
[0012]抗菌納米粉體的制備:在100 ml的HCl(6mol/L)溶液中加入500ml 0.lmol/1的CuCl2溶液和0.055 mo I的銅粉，加熱攪拌至溶液中銅粉完全反應(yīng)，冷卻至25°C，用NaOH調(diào)節(jié)溶液的PH值為2.5，加入5g表面活性劑(聚乙二醇400)，在冰水冷卻和不斷攪拌的條件下逐滴滴入100 ml 0.5 mo I/L的NaSCN溶液(滴入速度為每分鐘30滴)，經(jīng)陳化、洗滌、過濾及110°C恒溫干燥后得納米硫氰酸亞銅粉體。
[0013]按以下方法制備含有納米抗菌劑的B組分:將3g抗菌納米粉體、2g氧化鐵納米粒子，550 g E44和445 g HDI (六亞甲基二異氰酸酯)三聚體混合，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至60°C反應(yīng)3小時(shí)，制得含有納米抗菌劑的B組分。
[0014]按以下方法制備聚脲納米復(fù)合涂層:將上述A組分和B組分分別加入連接好的噴涂設(shè)備中，加熱溫度控制在60°c，壓力表表壓控制在i600Psi之間噴涂到混凝土表面，即可得到耐腐蝕抗菌聚脲納米復(fù)合涂層。
[0015]實(shí)施例2
A組分制備:將450g聚氧化丙烯醚多元醇(平均官能度fn=3，相對平均分子量Wn=5000)投入反應(yīng)釜，加熱，升溫到95°C，減壓脫水1.5h，然后降溫至80°C以下，加入550g異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，保持溫度在75°C，反應(yīng)3h。得到異氰酸酯基封端的預(yù)聚體，即A組分。
[0016]在100 ml 的 HCl (6mol/L)溶液中加入 500ml 0.5mol/l 的 CuCl2 溶液和 0.25mo I的銅粉，加熱攪拌至溶液中銅粉完全反應(yīng)，冷卻至25°C，用NaOH調(diào)節(jié)溶液的PH值為2，加入10 g表面活性劑(聚乙二醇400)，在冰水冷卻和不斷攪拌的條件下逐滴滴入100 ml
0.5 mo I/L的NaSCN溶液(滴入速度為每分鐘30滴)，經(jīng)陳化、洗滌、過濾及110°C恒溫干燥后得納米硫氰酸亞銅粉體。
[0017]按以下方法制備含有納米抗菌劑的B組分:將4g納米抗菌劑、Ig 二氧化鈦納米粒子，550 g E51和445 g HDI三聚體混合，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至60°C反應(yīng)3小時(shí)，制得含有納米抗菌劑的B組分。
[0018]按以下方法制備聚脲納米復(fù)合涂層:將上述A組分和混合有納米抗菌劑和納米粒子的B組分分別加入連接好的噴涂設(shè)備中，加熱溫度控制在80°C，壓力表表壓控制在1200Psi之間噴涂，即可得到聚脲納米復(fù)合涂層。
[0019]實(shí)施例3
A組分制備:將350g聚氧化丙烯醚多元醇(平均官能度fn=3，相對平均分子量Wn=5000)投入反應(yīng)釜，加熱，升溫到97°C，減壓脫水1.2h，然后降溫至50°C，加入650g六亞甲基二異氰酸酯(HDI)，保持溫度在85V，反應(yīng)2.5h。得到異氰酸酯基封端的預(yù)聚體，即A組分。
[0020]在100 ml 的 HCl (6mol/L)溶液中加入 500ml 0.25mol/l 的 CuCl2 溶液和 0.125mo I的銅粉，加熱攪拌至溶液中銅粉完全反應(yīng)，冷卻至25°C，用NaOH調(diào)節(jié)溶液的PH值為3，加入8 g表面活性劑(聚乙二醇400)，在冰水冷卻和不斷攪拌的條件下逐滴滴入100 ml
0.5 mo I/L的NaSCN溶液(滴 入速度為每分鐘30滴)，經(jīng)陳化、洗滌、過濾及110°C恒溫干燥后得納米硫氰酸亞銅粉體。
[0021]按以下方法制備含有納米抗菌劑的B組分:將3g納米抗菌劑、Ig 二氧化鈦納米粒子和Ig碳納米管，600 g E51和395 g HDI三聚體混合，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至60°C反應(yīng)3小時(shí)，制得含有納米抗菌劑的B組分。
[0022]按以下方法制備聚脲納米復(fù)合涂層:將上述A組分和混合有納米抗菌劑和納米粒子的B組分分別加入連接好的噴涂設(shè)備中，加熱溫度控制在70°C，壓力表表壓控制在HOOPsi之間噴涂，即可得到聚脲納米復(fù)合涂層。
【權(quán)利要求】
1.一種制備耐腐蝕抗菌聚脲復(fù)合涂層的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)、制備涂層A部分: 將聚醚多元醇投入反應(yīng)釜，加熱，升溫到95-100°C，減壓脫水l_1.5h，然后降溫至80-50°C，加入異氰酸酯組分，保持溫度在75-85°C，反應(yīng)2_3h，得到異氰酸酯基封端的預(yù)聚體，得涂層A部分； 其中異氰酸酯占所述涂層A部分質(zhì)量百分比的55-65%、聚醚多元醇占所述涂層A部分質(zhì)量比的35-45% ； 2)、制備含有納米抗菌劑的涂層B部分:將抗菌納米粉體、環(huán)氧樹脂和HDI三聚體混合，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，升溫至58-62°C反應(yīng)2.5-3.5h，制得含有納米抗菌劑的B組分； 其中環(huán)氧樹脂占B部分質(zhì)量百分比的55%-65%，HDI三聚體占B部分質(zhì)量百分比的30%-40%，納米粒子占B部分質(zhì)量百分比的的1%_5% ； 其中抗菌納米粉體按以下方法制備: 在6mol/LHCl溶液中加入0.05-0.5 mo I/L的CuCl2溶液和相應(yīng)化學(xué)計(jì)量質(zhì)量的銅粉，加熱攪拌至溶液中銅粉完全反應(yīng)，冷卻，用NaOH調(diào)節(jié)溶液的PH值為2-3，加入0.5-1 %的表面活性劑，在冰水冷卻和不斷攪拌的條件下逐滴滴入NaSCN溶液，至所需化學(xué)計(jì)量濃度且稍微過量沉淀經(jīng)陳化、洗滌、過濾及110 1:恒溫干燥后得硫氰酸亞銅粉體； 3 )、按以下方法制備聚脲納米復(fù)合 涂層:將上述A部分和混合有納米抗菌劑的B部分分別加入連接好的噴涂設(shè)備中，加熱溫度控制在60-80°C，壓力表表壓控制在1100-1600Psi之間噴涂，即可得到聚脲納米復(fù)合涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備耐腐蝕抗菌聚脲納米復(fù)合涂層的方法，其特征在于，所述步驟2)中，環(huán)氧樹脂為E44或E51。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備耐腐蝕抗菌聚脲納米復(fù)合涂層的方法，其特征在于，所述的納米抗菌劑還包括納米氧化鐵、納米二氧化鈦、碳納米管和石墨烯中的任一種或多種復(fù)配物。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK103436149SQ201310385340
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】丁龍華, 宋浩杰 申請人:揚(yáng)州龍華環(huán)境工程有限公司