專利名稱：一種新型納米復合聚脲涂層的制作方法
技術領域：
本發明屬于新型復合材料領域，涉及一種納米復合涂層。更具體的說，本發明涉及 一種納米粉體復合芳香族聚脲涂層。本發明所制得的納米聚脲復合涂層，可以作為混凝土 和鋼結構等的腐蝕防護涂層，用于海洋船艇防蝕、工業化學儲罐防蝕、建筑防水等用領域。
背景技術：
聚脲涂料是近年來發展起來的一種新型涂料，其以100%的固含量和優異的耐磨 性、耐蝕性等理化性能在混凝土保護和鋼結構防水、防腐蝕等領域取得廣泛應用。目前的芳香族聚脲對光敏感性較高，暴露在自然環境中的聚脲涂層變色較為嚴重 (黃微波.噴涂聚脲彈性體技術[M].北京化學工業出版社.2005. P49)，嚴重限制了其應 用場合。近年來，隨著納米技術的發展，特別是納米技術與表面技術的結合為涂層材料的 開發帶來新的機遇。由于納米材料具有大的比表面積、優良的表面吸附濃集效應、吸附定 向效應和量子尺寸效應(孫錦宜，林西平.環保催化材料及應用[M].北京化學工業出版 社.2002. P307)，使得復合涂層的理化性大大提高。納米粉體是一種超微細粉末，粒徑小于lOOnm，通常為20 60nm，化學純度高，分 散性好，比表面積大。納米粉體表面都存在不飽和的殘鍵以及不同鍵合狀態的羥基，表面因 缺氧而偏離了穩態的結構。因納米粉體具有很高的活性，復合涂層會產生許多特別的諸如 光學屏蔽等性質，而具有很廣泛的用途。材料的光學性能是由其對太陽光的反射性能或吸收性能所決定的。納米粉體由于 尺寸小到幾個納米或十幾個納米而表現出奇異的小尺寸效應和表面界面效應，因而其光學 性能也與常規的塊體及粗顆粒材料不同。
發明內容
基于對聚脲涂層的研究，本發明通過調整聚脲涂料中各種原材料的比例成分、工 藝參數等，獲得一種新型的納米復合聚脲涂層。本發明的目的在于開發一種新型的納米復合聚脲涂層，是將A組分和混合有納米 粉體的B組分進行混合制得。所述納米復合聚脲涂層中A組分的質量百分比含量為47 % 55. 5 %，所述A組分 是以碳化二亞胺改性二苯甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯(143L)和聚醚三元醇(TEP-330N)為原 料，在保護性氣氛下加熱至60 110°C保溫2 5h制得A組分。本發明依據聚脲的反應特 點，A組分中異氰酸酯(NCO)含量控制在15% 17% (wt)左右。所述納米復合聚脲涂層中B組分的質量百分比含量為40% 48%，所述B組分是 以4，4-亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]、端氨基聚醚D-2000、端氨基聚醚D-400和端氨基聚醚 T-5000為原料，混合制得組分B。所述端氨基聚醚D-2000是伯胺基封端的聚環氧丙烷化合物。其結構式
其中 x 33。所述端氨基聚醚d-400也是伯胺基封端的聚環氧丙烷化合物。其結構式
其中 x 6.1。所述端氨基聚醚τ-5000是伯胺基封端的聚環氧丙烷化合物。其結構式 上述4，4-亞甲基雙[n-仲丁基苯胺]、端氨基聚醚d-2000、端氨基聚醚d-400、端 氨基聚醚t-5000在b組分中所占比例如下表所示 本發明所述納米粉體在所述納米復合聚脲涂層中所占比例為0. 3% 8% (wt)。 所述納米粉體可為納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米三氧化二銻、納米氫氧化鋁、納米氧 化鋅中的任一種或多種。較為優選的是，a組分中143l與tep-330n質量比為3 2。a組分中nco含量為 16. 6% (wt)。所述納米復合聚脲涂層是通過將A組分和混合有納米粉體的B組分按體積比 1 1進行混合獲得的。所述納米聚脲涂層的生成反應為
反應中必
須有脲鍵
的生成。本發明所制得的納米聚脲復合涂層，由于具有較好的光穩定性能和良好的耐蝕 性，可以作為混凝土和鋼結構等的腐蝕防護涂層，用于海洋船艇防蝕、工業化學儲罐防蝕、 建筑防水等用領域
附圖1為納米復合聚脲涂層的宏觀圖片。附圖2為納米復合聚脲涂層的sem圖。附圖3為納米復合聚脲涂層的fesem圖。
附圖4為納米復合聚脲涂層的EDS圖。附圖5為納米粉體含量為1. 50%、厚0. 5mm的涂層人工老化72h后納米復合聚脲涂層的SEM圖。附圖6為納米粉體含量為0. 50%、厚0. 5mm的復合涂層浸泡200天后EIS圖譜。附圖7為納米粉體含量為1. 50%、厚0. 5mm的復合涂層浸泡200天后EIS圖譜。
具體實施例方式實施例1A組分制備稱量600g 143L與400g TEP-330N，在保護性氣氛60 110°C保溫 2 5h制得A組分IOOOg0納米粉體的添加采用納米二氧化硅粉體代表所述納米粉體，制備所述納米復合 聚脲涂層。將9. 46g納米二氧化硅粉體添加到57. 42gD-400中，充分混合、分散。混合有納米粉體B組分制備將添加納米二氧化硅粉體的D-400與 348. 94gD-2000、477. 03g4,4-亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]共混，制得混合有納米粉體的B組 分。納米復合聚脲涂層的制備將上述A組分和混合有納米粉體的B組分按體積比 1 1進行混合，即制得所述納米復合聚脲涂層。在制得的上述涂層中A組分的質量分數為 52. 83%、B組分的質量分數為46. 67%、納米二氧化硅粉體的質量分數為0. 50%。附圖1為納米復合聚脲涂層的宏觀圖片，附圖2為納米復合聚脲涂層的SEM圖，附 圖3為納米復合聚脲涂層的FESEM圖，附圖4為納米復合聚脲涂層的EDS圖；圖6即為該實 施例制備0. 5mm厚納米粉體聚脲涂層在3. 5% (wt)NaCl溶液中浸泡200天后的阻抗圖譜。 浸泡后，涂層電阻仍維持在IO11 Ω以上，仍保持良好的電容性能。涂層對腐蝕性介質具有良 好的隔離性。實施例2采用如實施例1所述的方法制備IOOOgA組分。納米粉體的添加采用納米二氧化硅粉體代表所述納米粉體，制備所述納米復合 聚脲涂層。將28. 68g納米二氧化硅粉體添加到127. 21gD-400中，充分混合、分散。混合有納米粉體B組分制備將添加納米二氧化硅粉體的D-400與 226. 15gD-2000、441.69g4，4-亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]以及88. 34g T-5000共混，制得混 合有納米粉體的B組分。納米復合聚脲涂層的制備將上述A組分和混合有納米粉體的B組分按體積比 1 1進行混合，即制得所述納米復合聚脲涂層。在制得的上述涂層中A組分的質量分數為 52. 30%, B組分的質量分數為46. 20%、納米二氧化硅粉體的質量分數為1. 50%。圖5為 納米粉體含量為1. 50%、厚0. 5mm的涂層人工老化72h后納米復合聚脲涂層的SEM圖，如 圖5所示，將所得納米粉體含量為1. 50%涂層進行人工加速老化。圖7即為該實施例制備 0. 5mm厚納米粉體聚脲涂層在3. 5% (wt)NaCl溶液中浸泡200天后的阻抗圖譜。浸泡后， 涂層電阻仍維持在10"Ω以上，仍保持良好的電容性能。涂層對腐蝕性介質仍具有良好的 隔離性。實施例3
采用如實施例1所述的方法制備1000gA組分。納米粉體的添加采用納米氧化鋅粉體代表所述納米粉體，制備所述納米復合聚 脲涂層。將18. 83g納米氧化鋅粉體添加到124.50gD-400中，充分混合、分散。混合有納米粉體B組分制備將添加納米氧化鋅粉體的D-400與221. 33gD_2000、 432. 28g4，4-亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]以及86. 45T-5000共混，制得混合有納米粉體的B 組分。納米復合聚脲涂層的制備將上述A組分和混合有納米粉體的B組分按體積比 1 1進行混合，即制得所述納米復合聚脲涂層。在制得的上述涂層中A組分的質量分數為 53. 10%、B組分的質量分數為45. 90%、納米二氧化硅粉體的質量分數為1. 00%。本發明所生產的涂層可以應用到新建的海洋鋼結構防蝕和混凝土防水等領域。以 上對本發明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為 用于限定本發明的實施范圍。凡依本發明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬 于本發明的專利涵蓋范圍之內。本發明的范圍和精神由權利要求書限定。
權利要求
一種新型納米復合聚脲涂層，其特征在于所述納米復合聚脲涂層是將A組分和混合有納米粉體的B組分進行混合制得；其中，所述納米復合聚脲涂層中A組分的質量百分比含量為47％～55.5％，是以碳化二亞胺改性二苯甲烷-4，4’-二異氰酸酯和聚醚三元醇為原料，在保護性氣氛下加熱至60～110℃保溫2～5h，并控制異氰酸酯含量，制得所述A組分；所述納米復合聚脲涂層中B組分的質量百分比含量為40％～48％，是以4，4-亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]、端氨基聚醚D-2000、端氨基聚醚D-400、端氨基聚醚T-5000為原料制得B組分；所述納米復合聚脲涂層中納米粉體所占質量百分比含量為0.3％～8％。
2.根據權利要求1所述的新型納米復合聚脲涂層，其特征在于所述B組分中各組分 的質量百分比含量為4，4_亞甲基雙[N-仲丁基苯胺]:18% 38%，端氨基聚醚0-400 6 % 22 %，端氨基聚醚D-2000 :40 % 55 %，端氨基聚醚T-5000 :0 % 10 %。
3.根據權利要求1所述的新型納米復合聚脲涂層，其特征在于所述納米粉體是納米 二氧化硅、納米二氧化鈦、納米三氧化二銻、納米氫氧化鋁、納米氧化鋅中的任一種或多種。
4.根據權利要求1所述的新型納米復合聚脲涂層，其特征在于所述A組分中異氰酸 酯(NC0)含量控制在15% 17%。
5.根據權利要求1或4所述的新型納米復合聚脲涂層，其特征在于所述A組分中碳 化二亞胺改性二苯甲烷_4，4’_ 二異氰酸酯和聚醚三元醇的質量比為3 2，控制異氰酸酯 含量為16.6%。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的新型納米復合聚脲涂層，其特征在于所述納 米復合聚脲涂層是將A組分和混合有納米粉體的B組分按體積比11進行混合制得。
7.根據權利要求5所述的新型納米復合聚脲涂層，其特征在于所述納米復合聚脲涂 層是將A組分和混合有納米粉體的B組分按體積比11進行混合制得。
全文摘要
本發明提出一種新型納米復合聚脲涂層，所述新型納米復合聚脲涂層是將以碳化二亞胺改性二苯甲烷-4，4’-二異氰酸酯和聚醚三元醇為原料制得的A組分和混合有納米粉體的B組分進行混合制得；其中，所述納米復合聚脲涂層中A組分的質量百分比含量為47％～55.5％，B組分的質量百分比含量為40％～48％，納米粉體所占質量百分比含量為0.3％～8％。本發明所制得的納米聚脲復合涂層，由于具有較好的光穩定性能和良好的耐蝕性，可以作為混凝土和鋼結構等的腐蝕防護涂層，用于海洋船艇防蝕、工業化學儲罐防蝕、建筑防水等應用領域。
文檔編號C09D5/08GK101857769SQ20101018048
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月24日 優先權日2010年5月24日
發明者俞宏英, 孫冬柏, 孟惠民, 李全德, 汪相辰 申請人:北京科技大學