[发明专利]一种水性聚氨酯涂膜诱导矿化制备复合涂层的方法

说明书

本发明公开了一种水性聚氨酯涂膜诱导矿化制备复合涂层的方法，使用金属氢氧化物和有机胺制备复配中和剂，聚氨酯预聚体经中和成盐和乳化后得到水性聚氨酯乳液，乳液成膜固化后放置于海水中，涂膜表面能够诱导矿化出无机涂层。本发明制备工艺简单，生产和使用过程绿色无污染，涂层经过诱导矿化后，其表面硬度由2H提升至5H,耐海水腐蚀性能较矿化之前提升约10倍。

技术领域

本发明涉及一种复合涂层，具体地说是一种水性聚氨酯涂膜诱导矿化制备复合涂层的方法。本发明方法可提高水性聚氨酯涂层在海水中的耐腐蚀性能、硬度、耐磨损性能等。

背景技术

水性聚氨酯以水替代有机溶剂作为分散介质，除具有溶剂型聚氨酯优异性能外，而且耐油、耐低温、耐屈挠、耐化学品、安全可靠、施工过程不易燃易爆、无毒、无环境污染，现如今已经广泛应用于涂料、皮革、木材加工、建筑、造纸等行业。但是水性聚氨酯应用于海洋防腐等重防腐领域时，其性能仍存在严重的不足，通常要依赖于添加大量防腐蚀助剂和多次涂刷来解决这一问题，防腐蚀助剂的使用对人体和环境也存在一定的破坏作用，而多次涂刷让涂装工艺更加复杂。

发明内容

本发明为了避免上述现有技术所存在的不足之处，旨在提供一种水性聚氨酯涂膜诱导矿化制备复合涂层的方法。本发明使用金属氢氧化物与有机胺复配成一种新的中和剂，使用其中和聚氨酯预聚体制备水性聚氨酯乳液，干燥固化后的涂层在海水中能够诱导矿化生成无机涂层，从而提升水性聚氨酯涂层的耐腐蚀性能、硬度、耐磨损性能。

本发明水性聚氨酯涂膜诱导矿化制备复合涂层的方法，包括如下步骤：

步骤1：将金属氢氧化物与有机胺混合获得复配中和剂；

步骤2：将步骤1获得的复配中和剂和去离子水加入聚氨酯预聚体中，中和乳化，得到水性聚氨酯乳液；

步骤3：将步骤2所得水性聚氨酯乳液涂覆在基材表面，控制厚度为18-22微米，放置于室温下干燥固化，形成水性聚氨酯涂层；

步骤4：将所得水性聚氨酯涂层置于海水中浸泡3-6天，其表面即可诱导矿化获得无机涂层。

步骤1中，所述金属氢氧化物为氢氧化钙、氢氧化铁、氢氧化镁中的一种；所述有机胺为氨水、三乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种。

步骤1中，金属氢氧化物与有机胺的复配比例为：金属氢氧化物100质量份，有机胺10-50质量份。若为溶液如氨水，该质量份以溶质的质量计。

步骤1中，具体是将金属氢氧化物直接加入有机胺中混合分散，分散方法为冰浴、搅拌、超声中的一种或几种。

步骤2中，所述聚氨酯预聚体为使用二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、1,2-丙二醇-3-磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸扩链的阴离子型聚氨酯预聚体中的一种或几种。

步骤2中，所述复配中和剂、去离子水和聚氨酯预聚体的质量比为3:57:40。

步骤2中，中和乳化的过程是首先加入复配中和剂室温中和，然后加入去离子水乳化。

步骤3中，干燥固化的时间为5-10小时。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1、提高涂层的耐腐蚀性能。表面矿化的涂层能够提高复合涂层的耐腐蚀性能；

2、提高涂层硬度。表面矿化的涂层能够提高复合涂层的硬度；

3、提高涂层的耐磨损性能。表面矿化的涂层具有优异的耐磨损性能。

附图说明

图1是实施例制备的PU1-PU4涂层的力学性能曲线。从图1中可以看出通过诱导矿化后的水性聚氨酯涂层拉伸强度最高达到了15.4MPa。