[发明专利]一种制备耐腐蚀抗菌聚脲复合涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米涂层的制备方法，尤其是一种聚合物纳米复合涂层制备方法。

背景技术

鉴于海上船舶、海上港口设施所面临的生物污染、冲蚀磨损和电化学腐蚀的的交织作用，船舶定期清理、维护保养是非常必要的。甚至在某些情况下，要更换部件，而这个过程需要大量的资金，因此不同的国家应用不同的技术来解决这个问题。应用抗污染、抗腐蚀涂层是一种简便有效的方法,而目前尚无一种涂料能对生物污损、冲蚀磨损和电化学腐蚀同时有效的防污染、防腐蚀涂料。

中国专利1478817A公开了“抗菌弹性聚氨酯纳米复合材料及其制备方法”，在该专利中，发明人通过在介孔材料中浸渍重金属离子来提高涂层的抗菌性能，这种技术很容易导致重金属离子转移到环境中，造成二次污染，同时由于介孔材料在外力的作用下容易破碎，这将严重弱化所制备涂层的使用寿命。

发明内容

基于对纳米材料控制合成的研究，本发明通过对聚脲A，B组分以及纳米抗菌剂的制备过程工艺参数的改进，获得一种新型耐腐蚀抗菌聚脲纳米复合涂层的制备方法。它具有生物污损、冲蚀磨损和电化学腐蚀的性能。

本发明的目的在于提供一种制备耐腐蚀抗菌聚脲纳米复合涂层的方法，该方法包括以下步骤：

1）、制备涂层A部分：

将聚醚多元醇投入反应釜，加热，升温到 95-100℃，减压脱水 1-1.5h，然后降温至 80-50℃，加入异氰酸酯组分，保持温度在75-85℃，反应 2-3h，得到异氰酸酯基封端的预聚体，得涂层A 部分；

其中异氰酸酯占所述涂层A部分质量百分比的55-65%、聚醚多元醇占所述涂层A部分质量比的35-45%；

2）、制备含有纳米抗菌剂的涂层B部分：将抗菌纳米粉体、环氧树脂和HDI三聚体混合，在氮气保护下，升温至58-62℃反应2.5-3.5h，制得含有纳米抗菌剂的B组分；

其中环氧树脂占B部分质量百分比的55%-65%，HDI三聚体占B部分质量百分比的30%-40%，纳米粒子占B部分质量百分比的的1%-5%；

其中抗菌纳米粉体按以下方法制备：

在6mol/LHCl溶液中加入0.05-0.5 mol/L的CuCl₂溶液和相应化学计量质量的铜粉，加热搅拌至溶液中铜粉完全反应，冷却，用NaOH调节溶液的PH值为2-3，加入0.5-1 %的表面活性剂，在冰水冷却和不断搅拌的条件下逐滴滴入NaSCN溶液，至所需化学计量浓度且稍微过量沉淀经陈化、洗涤、过滤及110 ℃恒温干燥后得硫氰酸亚铜粉体；

3）、按以下方法制备聚脲纳米复合涂层：将上述A部分和混合有纳米抗菌剂的B部分分别加入连接好的喷涂设备中，加热温度控制在60-80℃，压力表表压控制在1100-1600Psi之间喷涂，即可得到聚脲纳米复合涂层。

所述步骤2中，环氧树脂为E44或E51。

所述的纳米抗菌剂还包括纳米氧化铁、纳米二氧化钛、碳纳米管和石墨烯中的任一种或多种复配物。

与现有技术相比，本发明的防腐蚀抗菌保护复合涂层，通过采用在B组分中添加纳米抗菌剂，提高了聚脲涂层的抗菌能力，同时由于其他纳米粒子的存在，比如石墨烯或碳纳米管，这些纳米材料将改善涂层的硬度和抗磨性，进而提高涂层的耐冲蚀性能。涂装后，涂层的微观缺陷得到克服，提高了涂层的耐腐蚀与抗磨性，进而延长了使用寿命。

此外，由于聚脲涂层低的介电产生和表面阻抗，该涂层能阻碍电子的迁徙，抑制电化学反应的发生。本发明致力于研究和开发含纳米级强化颗粒的复合材料,在制备完成纳米CuSCN的同时,研制出一种既能防止实现生物污损又能抵抗冲蚀磨损和电化学腐蚀的聚脲涂层,在确保绿色环保的前提下,配方和制备工艺上创新,产品实用、高效。

具体实施方式

实施例1

A组分制备：将450g聚氧化丙烯醚多元醇（平均官能度fn=3， 相对平均分子量Wn=5000）投入反应釜，加热，升温到 100℃，减压脱水 1h，然后降温至 78℃，加入550g二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI 100，纯度大于98%)，保持温度在 80℃，反应 2h。得到异氰酸酯基封端的预聚体，即 A 部分。

其中异氰酸酯包括PAPI (多次四甲基多苯基多异氰酸酯)、液化 MDI (二苯基甲烷二异氰酸酯)、HDI(六亚甲基二异氰酸酯)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯) 和端异氰酸酯预聚物。