一种稀土掺杂有机硅改性腰果酚及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种稀土掺杂有机硅改性腰果酚及其制备和应用。其制备方法如下：将腰果酚与等摩尔比的三氯甲烷在总量1wt%的氢氧化钠催化下反应生成腰果酚酮。然后腰果酚酮与端氨基硅油按质量比100:10~100:80混合加热至70℃发生醛胺缩合生成有机硅改性腰果酚。最后，稀土化合物按质量比100:10~100:30再与有机硅改性腰果酚混合，生成稀土掺杂有机硅改性腰果酚涂料。该改性腰果酚不仅具备了有机硅优异的防腐性能，还通过与腰果酚的复合，改善了有机硅对金属材料的附着性，更添加稀土化合物以钝化氧和电子的扩散与迁移，进一步提高涂层的防腐性能。该稀土掺杂有机硅改性腰果酚涂料可用于海洋船舶、设备的外防腐涂料领域。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土掺杂有机硅改性腰果酚及其制备和应用
本专利技术属于海洋防腐防护材料领域，具体涉及一种稀土掺杂有机硅改性腰果酚及其制备和应用。
技术介绍
海洋腐蚀主要是氯离子腐蚀，海洋氯离子可破坏金属氧化膜保护层，形成点蚀或坑蚀，对金属会出现晶间腐蚀。金属在拉伸应力的作用下，钝化膜被破坏的区域就会产生裂纹，成为腐蚀电池的阳极区，连续不断的电化学腐蚀最终可能导致金属的断裂。因此，海洋防腐涂层被要求长期耐住氯离子腐蚀，有效的保护金属等材质不被海水腐蚀，需要拥有极好的耐蚀性，抗潮湿大气、酸雨、海水和盐雾腐蚀性能。海洋经济的迅猛发展，船舶和海洋工程设施防腐已成为发展中急需解决的重要课题。目前，海洋涂料的需求量年均增速超过20%，但是远洋船舶涂料国产技术亟待提升。腰果酚是从天然腰果壳油中经先进技术提炼而成，是一种可以代替或者部分代替漆酚的天然产物，具有耐老化性能优异、价格低廉、低渗透性和自干性等特性。有机硅树脂是优异的防腐材料，可在600℃以下温度范围内使用，耐冷热交变，耐化工气体腐蚀，耐气候老化，耐水及电绝缘性和导热性；高温下抗氧化，抗热震，并具有优良的防腐蚀性能，但是其价格昂贵，市场可承受能力差。稀土掺杂是涂料改善防腐性能的有效途径，稀土不仅可以提高涂层结合强度，降低孔隙率，使孔隙变细小，对提高涂层的耐腐蚀能力有重要的作用。同时，抑制了氧和电子在铝合金表面与溶液之间的扩散和迁移，使腐蚀的动力消失，能起到更好的钝化保护作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对海洋防腐树脂现有固化技术的不足，提供一种稀土掺杂有机硅改性腰果酚及其制备和应用。本专利技术不仅具备了有机硅优异的防腐性能，还通过与腰果酚的复合，改善了有机硅对金属材料的附着性，更添加稀土化合物以钝化氧和电子的扩散与迁移，提高涂层结合强度，降低孔隙率，使其耐腐蚀性能较腰果酚提高了2-3倍。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种稀土掺杂有机硅改性腰果酚的制备方法，包括以下步骤：1）将腰果酚与等摩尔比的三氯甲烷在氢氧化钠催化下发生Reimer-Tiemann反应生成腰果酚酮（反应方程式如图1所示），然后腰果酚酮与端氨基硅油按质量比100:10~100:80混合加热至70℃发生醛胺缩合生成有机硅改性腰果酚（反应方程式如图2所示）；2）将稀土化合物按质量比100:10~100:30与步骤1）制备的有机硅改性腰果酚混合（稀土化合物与有机硅改性腰果酚中残余的酚羟基螯合），生成稀土掺杂有机硅改性腰果酚（反应方程式如图3所示）。步骤1）中氢氧化钠的加入量为反应原料总量的1wt%。步骤1）中所述的端氨基硅油的分子量为1000~5000。步骤2）所述的稀土化合物包括氯化铈、氯化镧中的一种。一种如上所述的制备方法制得的稀土掺杂有机硅改性腰果酚。一种如上所述的稀土掺杂有机硅改性腰果酚在海洋防腐涂料中的应用。本专利技术将有机硅引入到腰果酚树脂中，并辅以稀土金属以改善涂料海洋防腐性能。该稀土掺杂有机硅改性腰果酚通过有机硅树脂和稀土金属用量的控制调控涂料的附着性、力学性能、耐腐蚀性。该稀土掺杂有机硅改性腰果酚附着性能采用漆膜附着力测试仪测试，参照国家标准GB/T5210-2006；耐盐雾性能采用盐雾试验箱测试，参照国家标准GB/T1771-2007；弯曲性能采用漆膜圆柱弯曲仪测试仪，参照国家标准GB/T6742-2007；漆膜冲击器用于测试冲击性能测试，参照国家标准GB/T1732-1993。与现有技术相比，本专利技术涉及的稀土掺杂有机硅改性腰果酚的优点在于：稀土掺杂有机硅改性腰果酚采用防腐性能较好的腰果酚为基体，价格低廉；再以有机硅改性腰果酚，使腰果酚具备了有机硅优异的防腐性能，改善了有机硅对金属材料的附着性；通过腰果酚酚羟基与稀土金属的螯合，提高涂层结合强度、降低孔隙率，并利用稀土金属钝化氧和电子的扩散与迁移，使其耐腐蚀性能较腰果酚提高了2-3倍。附图说明图1为本专利技术的腰果酚酮的合成；图2为本专利技术的有机硅改性腰果酚和合成；图3为本专利技术的稀土掺杂有机硅改性腰果酚的合成；图4为本专利技术的腰果酚酮的红外谱图；图5为本专利技术的有机硅改性腰果酚的红外谱图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的描叙，但不受限于这些实施例。实施例1将腰果酚与等摩尔比的三氯甲烷在总量1wt%的氢氧化钠催化下发生Reimer-Tiemann反应生成腰果酚酮。然后腰果酚酮与端氨基硅油（分子量为3000）按质量比100:10混合加热至70℃发生醛胺缩合生成有机硅改性腰果酚。最后，三氯化铈按质量比100:10再与有机硅改性腰果酚中残余的酚羟基螯合，生成稀土掺杂有机硅改性腰果酚涂料。该稀土掺杂有机硅改性腰果酚附着性能达到86N/cm2；耐盐雾性能达到1440小时重防腐标准；弯曲性能达到2mm圆柱；冲击性能达到50cm。实施例2将腰果酚与等摩尔比的三氯甲烷在总量1wt%的氢氧化钠催化下发生Reimer-Tiemann反应生成腰果酚酮（腰果酚酮红外谱图如图4所示）。然后腰果酚酮与端氨基硅油（分子量为2000）按质量比100:80混合加热至70℃发生醛胺缩合生成有机硅改性腰果酚（有机硅改性腰果酚红外谱图如图5所示）。最后，三氯化铈按质量比100:30再与有机硅改性腰果酚中残余的酚羟基螯合，生成稀土掺杂有机硅改性腰果酚涂料。该稀土掺杂有机硅改性腰果酚附着性能达到106N/cm2；耐盐雾性能达到1440小时重防腐标准；弯曲性能达到8mm圆柱；冲击性能达到80cm。实施例3将腰果酚与等摩尔比的三氯甲烷在总量1wt%的氢氧化钠催化下发生Reimer-Tiemann反应生成腰果酚酮。然后腰果酚酮与端氨基硅油（分子量为1000）按质量比100:30混合加热至70℃发生醛胺缩合生成有机硅改性腰果酚。最后，三氯化镧按质量比100:20再与有机硅改性腰果酚中残余的酚羟基螯合，生成稀土掺杂有机硅改性腰果酚涂料。该稀土掺杂有机硅改性腰果酚附着性能达到101N/cm2；耐盐雾性能达到1440小时重防腐标准；弯曲性能达到4mm圆柱；冲击性能达到65cm。实施例4将腰果酚与等摩尔比的三氯甲烷在总量1wt%的氢氧化钠催化下发生Reimer-Tiemann反应生成腰果酚酮。然后腰果酚酮与端氨基硅油（分子量为5000）按质量比100:50混合加热至70℃发生醛胺缩合生成有机硅改性腰果酚。最后，三氯化镧按质量比100:15再与有机硅改性腰果酚中残余的酚羟基螯合，生成稀土掺杂有机硅改性腰果酚涂料。该稀土掺杂有机硅改性腰果酚附着性能达到97N/cm2；耐盐雾性能达到1440小时重防腐标准；弯曲性能达到4mm圆柱；冲击性能达到60cm。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀土掺杂有机硅改性腰果酚的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将腰果酚与等摩尔比的三氯甲烷在氢氧化钠催化下发生Reimer‑Tiemann反应生成腰果酚酮，然后腰果酚酮与端氨基硅油按质量比100:10~100:80混合加热至70℃发生醛胺缩合生成有机硅改性腰果酚；2）将稀土化合物按质量比100:10~100:30与步骤1）制备的有机硅改性腰果酚混合，生成稀土掺杂有机硅改性腰果酚。

【技术特征摘要】
1.一种稀土掺杂有机硅改性腰果酚的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将腰果酚与等摩尔比的三氯甲烷在氢氧化钠催化下发生Reimer-Tiemann反应生成腰果酚酮，然后腰果酚酮与端氨基硅油按质量比100:10~100:80混合加热至70℃发生醛胺缩合生成有机硅改性腰果酚；2）将稀土化合物按质量比100:10~100:30与步骤1）制备的有机硅改性腰果酚混合，生成稀土掺杂有机硅改性腰果酚。2.根据权利要求1所述的稀土掺杂有机硅改性腰果酚的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛涵与，林棋，李心忠，叶远松，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：福建,35