CN101407650B - 一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料及其制备方法。所述的涂料采用聚苯胺作为主体防腐材料，将低聚体、活性稀释剂、聚苯胺、填料、光引发剂、助剂按照配方比例进行共混，经搅拌、研磨、过滤等，获得本发明所述的紫外光固化聚苯胺防腐涂料。本发明制备出的防腐涂料对于不同金属如钢铁、铜、铝等均有很好的防腐效果。该涂料具有较强的耐酸、碱等介质腐蚀特性，适合在非常恶劣环境条件下使用，特别适用于海洋环境下的防腐。该涂料不含有Pb、Cr、Zn等重金属，同时在配方中不含有任何有机溶剂。因此这种涂料在生产和使用过程中均不存在环境污染问题，是一种完全绿色环保型的涂料。

Description

一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料及其制备方法。
背景技术
随着全球范围内对环境问题的日益重视，传统的涂料工业正面临巨大的挑战。环境友好涂料的清洁生产技术是目前世界各国努力发展的一个方向。紫外光(UV)固化涂料是20世纪60年代开发的一种全新的绿色环保型涂料，具有不含挥发性有机化合物(VOC)，对环境污染小，固化速度快，节省能源、固化产物性能好、适合于高速自动化生产等突出优点。被广泛应用于家具、地板、电子等行业。虽然UV固化涂料在许多领域得到应用，但是作为金属防腐的应用研究和产品报道并不多。(参考文献：张强宇，肖新颜.国内紫外光固化涂料的发展及应用.合成材料老化与应用，2004，33(2)：26～29)
发明内容
本发明利用紫外光固化涂料环保特性和聚苯胺的防腐特性，开发出一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料及其制备方法。
紫外光固化聚苯胺防腐涂料不含有任何有机溶剂，不存在VOC排放问题；而聚苯胺是一种高分子材料，不含有Pb、Cr、Zn等元素。因此这种涂料在生产和使用过程中均不存在环境污染问题，是一种完全绿色环保型的涂料，相关的产品目前国内和国际上还未见报道。
1.本发明提供一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料，其组份及重量百分为：
低聚体                              40～60，
活性稀释剂                          20～30，
聚苯胺                              1～10，
填料                                5～30，
光引发剂                            3～5，
助剂                                0.5～3；
所述的聚苯胺的结构式为：
Figure G200810051457XD00021
式中，0<y<1，n＝1-500，R1、R2、R1’和R2’为H，CkH2k+1或OCkH2k+1，其中k＝0-20；
所述的低聚体为环氧丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯；
所述的环氧丙烯酸酯的结构式为：
Figure G200810051457XD00022
式中，R为双酚A环氧或酚醛环氧；
所述的聚氨酯丙烯酸酯结构式为：
Figure G200810051457XD00023
Figure G200810051457XD00024
式中，R为甲苯基、二苯基甲烷、苯二亚甲基、六亚甲基、异氟 尔酮基或二环已基甲烷基；
R’为HO-(CH2CH20)n-H或 其中，n＝1-50，m＝1-50；
所述的活性稀释剂为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体；
所述的光引发剂是2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮或1-羟基环己基苯甲酮；
所述的助剂为分散剂BYK163或流平剂BYK371；
所述的填料为滑石粉、碳酸钙或沉淀硫酸钡。
本发明提供的一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料的制备方法的步骤和条件如下：
按配比称取低聚体、活性稀释剂放入砂磨机罐中，搅拌下放入聚苯胺粉末，搅拌0.5-2小时，搅拌下再分别加入助剂、光引发剂和填料，以2500转/min的速度搅拌0.5-3小时，砂磨1-10小时，用200目滤布过滤，得到一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料。
将上述得到的涂料喷涂在经打磨、除油、除锈的金属钢板上，60℃下流平2分钟，以3kw紫外光照射，固化时间30秒，漆膜固化后测其性能。
本发明采用聚苯胺作为防腐添加剂，其防腐机理为：
聚苯胺具有比一般金属较正的氧化还原电位(0.2-0.3V vs.SCE)，它使钢铁的表面发生氧化，并达到铁的钝化电位，使铁表面生成一层化学稳定的致密氧化层，阻止了铁的进一步氧化。
本发明采用聚苯胺作为防腐添加剂，加入到紫外光固化涂料中， 利用聚苯胺所特有的防腐性质，使到紫外光固化涂料的防腐性能提高3-5倍。
本发明制得的紫外光固化聚苯胺防腐涂料具有较强的耐盐雾、酸、碱等介质和大气环境腐蚀，
本发明制备出的防腐涂料对于不同金属如钢铁、铜、铝等均有很好的防腐效果。
本发明的防腐涂料具有以下技术特点：(1)紫外光固化聚苯胺防腐涂料充分利用聚苯胺可逆的氧化还原性能，具有全新的钝化型防腐机理，理论上可以采用很少的聚苯胺，即可达到防腐效果。
(2)紫外光固化聚苯胺防腐涂料具有较强的耐酸、碱等介质腐蚀特性，适合在非常恶劣环境条件下使用，特别适用于海洋环境下的防腐。
(3)紫外光固化聚苯胺防腐涂料不含有Pb、Cr、Zn等重金属，同时在配方中不含有任何有机溶剂。因此这种涂料在生产和使用过程中均不存在环境污染问题，是一种完全绿色环保型的涂料
具体实施方式
对比例：
分别称取环氧丙烯酸酯89克，丙烯酸羟乙酯60克，放入到实验室用砂磨机罐中，搅拌下再分别加入分散剂BYK163：0.5克，滑石粉10克，碳酸钙20克，沉淀硫酸钡10克，流平剂BYK371：0.5克，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮10克，以2500转/min的速度搅拌3小时，砂磨1小时，用200目滤布过滤。
将此涂料喷涂在经打磨、除油、除锈的金属钢板上，60℃下流平2分钟，以3kw紫外光照射，固化时间30秒，漆膜固化后测其性能，所得结果见表1。
实施例1：
分别称取环氧丙烯酸酯89克，丙烯酸羟乙酯40克，放入到实验室用砂磨机罐中，搅拌下加入聚苯胺2克，搅拌0.5小时。搅拌下再分别加入分散剂BYK163：0.5克，滑石粉15克，碳酸钙30克，沉淀硫酸钡15克，流平剂BYK371：0.5克，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮8克，以2500转/min的速度搅拌3小时，砂磨1小时，用200目滤布过滤。
将此涂料喷涂在经打磨、除油、除锈的金属钢板上，60℃下流平2分钟，以3kw紫外光照射，固化时间30秒，漆膜固化后测其性能，所得结果见表1。
实施例2：
分别称取环氧丙烯酸酯80克，丙烯酸环己酯42克，放入到砂磨机罐中，搅拌下加入聚苯胺10克，搅拌1小时。搅拌下再分别加入分散剂BYK163：1克，滑石粉15克，碳酸钙30克，沉淀硫酸钡15克，流平剂BYK371：1克，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮6克，以2500转/min的速度搅拌0.5小时，砂磨5小时，用200目滤布过滤。
将此涂料喷涂在经打磨、除油、除锈的金属钢板上，60℃下流平2分钟，以3kw紫外光照射，固化时间30秒，漆膜固化后测其性能，所得结果见表1。
实施例3：
分别称取环氧丙烯酸酯106克，丙烯酸异冰片酯50克，放入到砂磨机罐中，搅拌下加入聚苯胺20克，搅拌2小时。搅拌下再分别加入分散剂BYK163：3克，滑石粉2克，碳酸钙5克，沉淀硫酸钡3克，流平剂BYK371：3克，1-羟基环己基苯甲酮8克，以2500转/min的速度搅拌1小时，砂磨10小时，用200目滤布过滤。
将此涂料喷涂在经打磨、除油、除锈的金属钢板上，，60℃下流平2分钟，以3kw紫外光照射，固化时间30秒，漆膜固化后测其性能，所得结果见表1。
实施例4：
分别称取聚氨酯丙烯酸酯120克，甲基丙烯酸-β-羟乙酯42克，放入到砂磨机罐中，搅拌下加入聚苯胺6克，搅拌1.5小时。搅拌下再分别加入分散剂BYK163：2克，滑石粉5克，碳酸钙10克，沉淀硫酸钡5克，流平剂BYK371：2克，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮8克，以2500转/min的速度搅拌2小时，砂磨4小时，用200目滤布过滤。
将此涂料喷涂在经打磨、除油、除锈的金属钢板上，60℃下流平2分钟，以3kw紫外光照射，固化时间30秒，漆膜固化后测其性能，所得结果见表1。
实施例5：
分别称取聚氨酯丙烯酸酯100克，甲基丙烯酸-β-羟乙酯50克，放入到砂磨机罐中，搅拌下加入聚苯胺16克，搅拌1.5小时。搅拌下再分别加入分散剂BYK163：3克，滑石粉5克，碳酸钙10克，沉 淀硫酸钡5克，流平剂BYK371：3克，1-羟基环己基苯甲酮8克，以2500转/min的速度搅拌2小时，砂磨6小时，用200目滤布过滤。
将此涂料喷涂在经打磨、除油、除锈的金属钢板上，60℃下流平2分钟，以3kw紫外光照射，固化时间30秒，漆膜固化后测其性能，所得结果见表1。
表1.
  
项目 对比例 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
固化时间(s) 30 30 30 30 30 30
冲击强度(cm) (GB1732/93) 50 50 50 50 50 50
硬度(H) (GB6739/86) 3 3 3 3 2 2
柔韧性(mm) (GB1731/93) 2 2 2 2 1 1
盐雾(h)(GB1771/91)漆膜不起泡、不锈蚀 200 620 700 580 530 580
10％盐水浸泡(h)，漆 膜不起泡、不锈蚀 50 200 200 200 200 200

Claims (2)

1.一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料，其特征是，其组分及重量百分比为：
低聚体              40～60，
活性稀释剂          20～30，
聚苯胺              1～10，
填料                5～30，
光引发剂            3～5，
助剂                0.5～3；
所述的聚苯胺的结构式为：
Figure FSB00000153368600011
式中，0＜y＜1，n＝1-500，R1、R2、R1’和R2’为H，CkH2k+1或OCkH2k+1，其中k＝0-20；
所述的低聚体为环氧丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯；
所述的环氧丙烯酸酯的结构式为：
Figure FSB00000153368600012
式中，R为双酚A环氧或酚醛环氧；
所述的聚氨酯丙烯酸酯结构式为：
Figure FSB00000153368600021
式中，R为甲苯基、二苯基甲烷、苯二亚甲基、六亚甲基、异氟尔酮基或二环己基甲烷基；
R’为HO-(CH2CH2O)n-H或
Figure FSB00000153368600022
其中，n＝1-50，m＝1-50；
所述的活性稀释剂为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体；
所述的光引发剂是2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮或1-羟基环己基苯甲酮；
所述的助剂为分散剂BYK163或流平剂BYK371；
所述的填料为滑石粉、碳酸钙或沉淀硫酸钡。
2.如权利要求1所述的一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料，其特征是，其制备方法的步骤和条件如下：
按配比称取低聚体、活性稀释剂放入砂磨机罐中，搅拌下放入聚苯胺粉末，搅拌0.5-2小时，搅拌下再分别加入助剂、光引发剂和填料，以2500转/min的速度搅拌0.5-3小时，砂磨1-10小时，用200目滤布过滤，得到一种紫外光固化聚苯胺防腐涂料。
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