一种双组分纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐涂料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种双组分纳米聚苯胺‑环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐涂料的制备方法，由甲组分纳米聚苯胺‑环氧丙烯酸树脂体系与乙组分含异氰酸酯端基的蓖麻油聚氨酯预聚体在引发剂和催化剂的作用下，通过化学反应形成导电互穿网络聚合物涂层。其中甲组分由苯胺在环氧丙烯酸树脂中进行原位乳液聚合得到的混合物干燥后，并加入烯类单体、催化剂、阻聚剂、防腐剂、光稳定剂和填料等搅拌均匀得到；乙组分聚氨酯预聚体由蓖麻油与二异氰酸酯反应后，加入引发剂、促进剂和适当溶剂搅拌均匀得到。涂料工艺设备简单，操作方便，有利于工业化大量生产；固含量高，具有稳定的防腐性能、很好力学性能、耐老化性能、耐化学腐蚀性能及环保性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为一种双组分纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐涂料的制备方法。属于高分子材料和防腐材料中的高分子导电防腐涂料。
技术介绍
导电防腐涂料是一种新型防腐涂料，不仅可以传导电流和排除基材表面的积累静电荷，而且还具有很好的防腐性能，是一种功能型特种涂料，可以涂覆于任何形状基材的表面或内部。导电防腐涂料具有施工方便、设备简单、成本低廉及应用范围广等诸多优点，主要应用于石油、化工、建筑、航空和军事等领域。导电防腐涂料一般是在绝缘高聚物(如环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂及聚氨酯等)中添加导电材料(如金属、石墨等)和防腐材料(如丹红、锌铬黄、锌粉、磷酸锌等)等。聚苯胺是一种新型的聚合物导电材料，不仅具有良好的导电和稳定性能，而且还具有质量轻，合成工艺简单，合成成本低廉等许多优点，有着十分广泛的用途。在导电涂料中添加量为5-8％时，其导电效果可与导电填料40％时相比，尤其是纳米状态的聚苯胺，不仅具有极好的导电性能，而且还具有极好的防腐性能，是制备导电防腐涂料的一种较为理想的导电防腐添加剂，因此，聚苯胺类导电防腐涂料的制备受到了人们的广泛关注和研究。目前，聚苯胺-聚合物导电防腐涂料主要是采用分散法：即利用化学反应的方法合成出纳米或非纳米聚苯胺粒子，再利用搅拌或/和超声的方法将聚苯胺粒子分散在基树脂中形成导电防腐涂料。用这种方法制备聚苯胺导电防腐涂料存在的主要问题是聚苯胺粒子在涂料中的分散性不好，由于纳米聚苯胺很容易团聚，在涂料中很难以纳米粒子的状态分布，因而影响涂料的导电和防腐效果。原位乳液聚合是目前制备纳米聚苯胺粒子的一种新的方法，它是利用乳化剂的分散作用使苯胺在基树脂直接中形成纳米聚苯胺粒子。用这种方法制备纳米聚苯胺粒子，一方面可以方便地控制和调节纳米聚苯胺的粒径，制备出符合要求的纳米聚苯胺粒子；另一方面树脂对形成的纳米聚苯胺起到了较好的包裹作用，并有效阻止纳米粒子的团聚，使制备得到的纳米聚苯胺粒子较好地分散在基树脂中，增强聚苯胺粒子与树脂的相容性。互穿网络技术是聚合物复合的一种新技术，是用化学的方法将两种或两种以上的聚合物相互贯穿形成交织网状的一类新型复相聚合物材料。IPN材料中两种不同的网状结构相互贯穿，机械缠绕，形成宏观上均匀，微观上可能分相的共混体系，各种网络之间一般不形成化学键。体系中两相之间能够良好的分散，相界面较大，相间有很好的“协同效应”，而且起着“强迫互穿”的作用，达到抑制热力学上相分离的目的，增加两种组分的相容性，形成比较精细的共混结构，往往同时兼具两种或两种以上均聚物的特点，起到优势互补的作用。首先，采用原位乳液聚合的方法使苯胺在环氧丙烯酸树脂中聚合，形成树脂包裹的纳米聚苯胺粒子，并均匀地分散在树脂中；再将含有异氰酸酯端基的蓖麻油聚氨酯预聚体与之混合，在自由引发剂的作用下，环氧丙烯酸树脂中的双键与蓖麻油聚氨酯中的双键发生自由基聚合反应形成聚烯烃网络，异氰酸酯端基通过吸收空气中的水(潮气)形成聚氨酯网络，两种网络相互贯穿形成具有导电性能的互穿网络聚氨酯涂层。该涂料将原位乳液聚合技术、纳米技术和聚合物互穿网络技术较好地结合起来，一方面可以很好地解决纳米聚苯胺粒子在涂料中分散性问题，使涂层具有较好的导电防腐性能；另一方面还可以通过控制、调节树脂与添加剂的配方，方便地控制和调节涂层的力学性能，以及其他性能。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，研制的一种双组分纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐涂料的制备方法。所得双组分纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐涂料导电性能稳定，同时可控制聚苯胺的加入量调节电阻大小值，通过控制聚烯烃网络与聚氨酯网络的配比调节涂层的力学性能。涂层中聚苯胺分散均匀，表面光泽度好，耐磨擦，耐候性能好，固化时间可调，涂膜柔硬度可调，操作简便。本专利技术提供的技术方案为：一种双组分纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐涂料，由纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂、烯类单体等混合物与聚氨酯预聚体，在自由基引发剂和催化剂的作用下互穿复合得到。纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂混合物是由苯胺单体在环氧丙烯酸树脂中进行原位乳液聚合得到的，克服了纳米聚苯胺在树脂基体中难分散和纳米粒子交易团聚的问题；甲组分由纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂混合物中加烯类交联单体、催化剂、阻聚剂、防腐剂、光稳定剂和填料搅拌均匀得到；乙组分聚氨酯预聚体由蓖麻油与二异氰酸酯反应后，加入引发剂、促进剂和适当有机溶剂搅拌均匀得到。上述聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯双组分互穿网络导电防腐涂料的制备方法：(1)蓖麻油真空脱水，其他所有原料都要进行脱水处理，并保持干燥。(2)采用原位乳液聚合的方法，将苯胺在环氧丙烯酸树脂中聚合形成纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂混合物，干燥脱水后加入烯类交联单体、催化剂、阻聚剂、防腐剂、光稳定剂和填料等搅拌混合均匀得到甲组分；(3)将有机溶剂和二异氰酸酯加入反应釜中，再分批加蓖麻油，干燥条件下室温反应1～3小时，最后加入溶有引发剂的有机溶剂、引发剂、促进剂，搅拌均匀得到乙组分；(4)将甲、乙组分按照一定的质量比混合，加入一定量的稀释剂，搅拌均匀，静置10-60分钟即得到本专利技术所述的双组分纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐涂料。上述步骤所用烯类交联单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一种或两种以上；催化剂为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡中的一种或两种；阻聚剂为对苯二酚(HQ)、对苯醌(PBQ)、叔丁基邻二苯酚(TBC)中的一种或两种以上；防腐剂为锌粉、磷酸锌的一种或两种；光稳定剂和抗氧剂1010、UV-531、UV-327、UV-328、UV-292中的一种或几种；促进剂为三乙胺、三乙烯二胺、三乙醇胺中的一种或两种以上；有机溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、甲乙酮中的一种或几种；引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈中的一种或两种。上述烯类交联单体用量为纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯重量体系的10～50％，阻聚剂用量为纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯体系重量的0.2～2％，光稳定剂用量为纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯体系重量的0.2～2％，催化剂用量为固化体系质量的0.5～2.5％，引发剂用量为聚氨酯预聚体重量的0.2～3％。本专利技术利用环氧丙烯酸树脂、烯类交联单体、含异氰酸酯端基的蓖麻油聚氨酯预聚体等作为交联剂，使得交联体系同时含有双键和端基聚氨酯。这种交联体系既能够发生环氧丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双组分纳米聚苯胺‑环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐涂料的制备方法，其特征在于：纳米聚苯胺‑环氧丙烯酸树脂混合物(甲组分)与聚氨酯预聚体(乙组分)混合后，通过化学反应聚合后形成聚合物互穿网络复合膜得到。

【技术特征摘要】
1.一种双组分纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐涂料的制备方法，
其特征在于：纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂混合物(甲组分)与聚氨酯预聚体(乙组分)混合
后，通过化学反应聚合后形成聚合物互穿网络复合膜得到。
2.根据权利要求1所述的一种双组分纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电
防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料处理：将蓖麻油在100～120℃、0.08MPa真空度下减压脱水1～2小时；填料
碳酸钙、云母粉、膨润土、滑石粉、重晶石等在60～120℃的温度下烘干两个小时得到，锌粉、
磷酸锌等也需经过干燥处理。
(2)制备甲组分：将苯胺在环氧丙烯酸树脂中的原位乳液聚合，以过硫酸铵为氧化剂、
十二烷基苯磺酸为掺杂剂和乳化剂、水和有机溶剂为介质，在冰浴或室温下反应4～8小时得
到纳米聚苯胺与环氧丙烯酸树脂的混合物；混合物脱水干燥后加入烯类稀释性单体、催化剂、
阻聚剂、防腐剂、光稳定剂、抗氧剂和填料等搅拌，得到甲组分备用；
(3)制备乙组分：将有机溶剂和二异氰酸酯加入反应釜中，搅拌混合后再分批加入上述
备好的蓖麻油，干燥条件下室温反应1～3小时，再加入引发剂、促进剂和适当的有机溶剂，
搅拌均匀得到；
(4)将甲组分和乙组分按要求的重量比混合，再加入稀释剂调节粘度，搅拌均匀，静置。
3.根据权利要求2所述的双组分纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐
涂料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所用烯类交联单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、
甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酸或甲基丙烯酸中的一或两种以上；催化剂为二丁基二月桂
酸锡、辛酸亚锡中的一种或两种；阻聚剂为对苯二酚(HQ)、对苯醌(PBQ)、叔丁基邻二苯
酚(TBC)的一种或两种以上；防腐剂为锌粉、磷酸锌的一种或两种；光稳定剂和抗氧剂为
1010、UV-531、UV-327、UV-328、UV-292中的一种或两种以上；填料为碳酸钙、碳酸钠、
云母粉膨润土、滑石粉、重晶石中的一或两种以上。
4.根据权利要求2所述的双组分纳米聚苯胺-环氧丙烯酸树脂/聚氨酯互穿网络导电防腐
涂料的制备方法，其特征在于：步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭晓明，郑鑫，孙煜，胡翔宇，李政平，
申请(专利权)人：湖北启利新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42