一种具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂合成方法及其应用。该树脂合成方法如下：将热引发剂、硅烷偶联剂单体、丙烯酸十三氟辛酯单体、硫代甘油以及有机溶剂混合后，进行双排管液氮冷冻除氧并循环3次，然后在60

【技术实现步骤摘要】
一种具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂及其合成方法和应用


[0001]本专利技术涉及带锈涂装防腐蚀涂料领域，具体涉及一种具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂合成方法及应用。

技术介绍

[0002]输电铁塔长期暴露在野外环境中，面临严重的腐蚀危害，为了保证铁塔的正常工作，需要定期对输电铁塔进行涂装防护，但受限于铁塔结构及野外施工条件的限制，喷涂涂料之前难以进行彻底的除锈处理，需要涂料在除锈不完全或者无法除锈的金属表面直接涂刷并具有良好的防腐蚀效果，对涂料的带锈施工能力和防腐蚀能力提出了很高的要求。
[0003]但传统的带锈涂料常采用经过磷酸、单宁酸等改性的树脂作为成膜物质，磷酸、单宁酸等作为固锈、转锈组分其用量难以控制，用量不足，难以达到固锈的作用，用量过多反倒腐蚀基体并造成漆膜鼓泡，且该类带锈涂料耐水性较差，雨雪天气易造成水分向涂层中的渗透，加速漆膜破坏，需要与防水性面漆结合使用才能起到较好的防护效果，但多道涂装工艺对于野外服役的输电铁塔，其适用性、方便程度、工期及成本均难以满足要求。另一种带锈涂料以铬酸盐、磷酸盐及钼酸盐等钝化剂作为固锈组分，虽然不存在用量过多腐蚀基体的问题，且往往一次喷涂施工即可，不需要额外面漆，但该类带锈涂料与锈层反应的时间较长，往往需要半年以上方能达到完全固锈漆膜稳定的状态，在漆层与锈层没有完全转化的状态下对风霜雨雪的耐受力极差，只适用于室内带锈施工，完全不适用于野外输电铁塔的带锈涂装。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂的合成方法，将其用于普通的涂料配方即可制备出具有锈上施工能力的防锈、固锈涂料，且仅需要单次施工即可达到疏水、防腐蚀的目标。
[0005]本专利技术提供的技术方案是这样实现的：
[0006]一种用于带锈涂料的具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂，所述具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂的化学结构式如下I所示：
[0007][0008]其中，
[0009][0010]其中m和n均为≥1的整数，k表示所用PPG(聚丙二醇)分子量为1000
‑
3000。
[0011]本专利技术还公开了上述具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂的制备方法，包含以下步骤：
[0012]S1：将热引发剂、KH570硅烷偶联剂单体、丙烯酸十三氟辛酯单体、硫代甘油以及有机溶剂按比例混合后，装入双排管液氮冷冻除氧，并循环:2
‑
4次，然后在60
‑
75℃惰性气氛中搅拌加热8
‑
24h充分反应得到混合溶液A；
[0013]S2：使用石油醚或者正己烷对反应后的混合溶液A进行洗涤，然后进行旋蒸干燥得到预聚物树脂B；
[0014]S3：将预聚物树脂B、DBTDL(二月桂酸二丁基锡)催化剂、PPG(聚丙二醇)混合加入到三口烧瓶中，使用恒压滴液漏斗缓慢滴加HMDI(二环己基甲烷二异氰酸酯)经有机溶剂稀释后的溶液，并持续反应反应8
‑
12h后得到NCO封端的聚氨酯预聚物C；
[0015]S4：向聚氨酯预聚物C中加入HEA(丙烯酸羟乙酯)进行封端反应，得到最终产品：末端含有丙烯酸酯双键的含氟聚氨酯树脂。
[0016]优选的，上述步骤S1中，所述热引发剂为AIBN(偶氮二异丁腈)，AIBN用量为所有单体总量质量分数的1
‑8‰
，所述硫代甘油与所有单体的物质的量之比(mol:mol)为1:10
‑
1:5，所述有机溶剂为四氢呋喃、DMSO(甲基亚砜)、三氯甲烷等常见有机溶剂中的一种或多种混合液。
[0017]上述步骤S2中制备得到的预聚物树脂B具有如下Ⅱ所示的化学结构式：
[0018][0019]其中，
[0020]m和n均为≥1的整数。
[0021]优选的，上述步骤S3中，所述稀释HMDI的有机溶剂为DMSO、DMF或者丙酮等常见有机溶剂中的一种或多种混合液。
[0022]优选的，上述步骤S3中，所述NCO封端的聚氨酯预聚物C化学结构式如Ⅲ所示。
[0023][0024]其中，
[0025][0026]m和n均为≥1的整数，k表示所用聚丙二醇分子量为1000
‑
3000。
[0027]本专利技术还公开了一种上所述的含氟聚氨酯树脂或如上任一所述的制备方法制得的含氟聚氨酯树脂在带锈涂料上的应用。
[0028]本专利技术的技术原理如下：
[0029]通过AIBN热引发剂、硫醇、KH570硅烷偶联剂单体、丙烯酸十三氟辛酯单体共同混
合反应，获得同时具有含氟有机支链及硅烷氧基支链的预聚物树脂；再通过HDMI、PPG与预聚物树脂反应，获得NCO封端的聚氨酯预聚物；最后用HEA与NCO封端的聚氨酯预聚物进行再次封端反应，得到末端含有丙烯酸酯双键的含氟聚氨酯树脂，该树脂的硅烷氧基官能团能够与铁锈的主要成分Fe2O3发生反应，将铁锈颗粒包覆阻止腐蚀的进一步发生，与铁锈反应后剩余的硅烷氧基官能团能与铁基体进一步反应形成Si
‑
O
‑
Me结构的化学结合键，进一步增强涂层与基体的结合力；而树脂中富含氟元素的有机支链则由于与无机铁锈不发生发应而排列于树脂外层，固化成膜后形成含氟的疏水结构，减缓液态水在涂层表面的附着，增强防腐蚀效果。
[0030]本专利技术的有益效果如下：
[0031](1)本专利技术不需要添加功能性助剂与颜填料，利用普通的涂料配方即可制备出具有固锈、疏水功能的带锈施工防腐涂料，且可以通过加入光引发剂实现光固化，组分简单，方便施工。
[0032](2)本专利技术的涂料同时兼具固锈、疏水双重作用，单次施涂即可获得耐蚀性能优良的涂层，无需额外施涂面漆。
[0033](3)本专利技术所使用的原料均为成熟的商用有机物，易于获得且成本较低，制备工艺简单、可行，有利于进行工业化生产。
附图说明
[0034]下面结合附图说明对本专利技术作进一步说明。
[0035]图1为本专利技术中获得聚氨酯预聚物树脂的反应原理图。
[0036]图2为本专利技术中由聚氨酯预聚物树脂进行NCO封端处理获得NCO封端后的含氟聚氨酯树脂反应原理图。
[0037]图3为本专利技术中NCO封端后的含氟聚氨酯树脂再次进行封端处理获得末端含有丙烯酸酯双键的含氟聚氨酯树脂的反应原理图。
[0038]图4为带锈铁片涂装前形貌图、市售聚氨酯带锈涂料涂装效果图及本专利技术实施例1所制聚氨酯带锈涂料涂装效果图。
[0039]图5市售聚氨酯带锈涂层经360h中性盐雾暴露后的形貌图及本专利技术实施例1所制聚氨酯带锈涂层经360h中性盐雾暴露后的形貌图。
具体实施方式
[0040]以下以具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0041]需要说明的是：HMPP为2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂，其特征在于：所述具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂的化学结构式如下I所示：其中，其中，m和n均为≥1的整数，k表示所用聚丙二醇分子量为1000
‑
3000。2.权利要求1所述具有疏水、固锈功能的含氟聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将热引发剂、硅烷偶联剂单体、丙烯酸十三氟辛酯单体、硫代甘油以及有机溶剂按比例混合后，装入双排管液氮冷冻除氧，并循环2
‑
4次，然后在60
‑
75℃惰性气氛中搅拌加热8
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24h充分反应，得到混合溶液A；S2：使用石油醚或者正己烷对混合溶液A进行洗涤，然后进行旋蒸干燥，得到预聚物树脂B；S3：将预聚物树脂B、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)催化剂、聚丙二醇混合，缓慢滴加二环己基甲烷二异氰酸酯经有机溶剂稀释后的溶液，并持续反应8
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12h后得到NCO封端的聚氨酯预聚物C；S4：向聚氨酯预聚物C中加入丙烯酸羟乙酯进行封端反应，得到末端含有丙烯酸酯双键的含氟聚氨酯树脂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾蕗路，裴锋，田旭，刘欣，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：