CN104087141B - 一种有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备方法，包括：（1）蒙脱土的有机化处理：将酸化处理的改性剂缓缓加入到激烈搅拌的蒙脱土水溶液中，80℃反应24h，离心、洗涤，得到改性蒙脱土，然后将其溶于混合溶剂（丙酮：去离子水=1：1），再将缓蚀剂插层到改性蒙脱土层间，抽真空5h，洗涤，研磨，过350目筛得到有机蒙脱土；（2）有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备（质量份）：取羟基树脂50～80份，有机蒙脱土1～5份，混合溶剂1～40份，助剂3～10份放入高速球磨机均匀混合，得到有机蒙脱土/羟基树脂，接着将改性羟基树脂与固化剂按一定质量比均匀混合即制备成有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料，干燥固化后形成有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂层。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备方法，属化工涂料技术领域。
背景技术
蒙脱土属于2：1型三层结构的黏土矿物，其单位晶胞是由二层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体，四面体和八面体之间通过共用氧原子相连，片层厚约为0.96nm，层间具有可交换的Na+，K+，Mg2+，Ca2+离子，它们易被有机阳离子所取代，这些有机阳离子可使蒙脱土表面由亲水性变为亲油性，从而降低其表面能，提高其和有机聚合物单体的相容性，当有机阳离子带有与聚合物单体发生反应的活性官能团时，其强烈的相互作用，可以促使蒙脱土在聚合物中的插层和解离，从而赋予聚合物一些特殊的性能，制备出一种新型的复合材料。
目前采用插层蒙脱土制备复合材料的报道很多。李凤起（李风起，有机蒙脱土的复合插层及分散性研究，化工新型材料，2008，36(8)：89）采用十六烷基三甲基溴化铵和己内酰胺对蒙脱土进行改性，并优化对比选出与尼龙具有最佳相容性的配比。刘福春（FuchunLiu，En-HouHan，WeiKe，TangNan，JunbiaoWan，GuilaiYin，JingweiDeng，KangwenZhao，PolarInfluenceoftheorganicmodifiersonthestructureofmontmorilloniteinepoxynanocomposites，JournalofMaterialsScience&Technology，2013，29(11)：1040）在环氧/粘土纳米复合材料中用极性低的十八烷基胺表面改性剂处理粘土可得到剥离结构，而用极性高的十八烷基三甲基氯化铵表面改性剂处理的粘土得到插层结构。张径（张径，杨玉昆，插层法悬浮聚合个制PMMA/蒙脱土纳米复合材料，高分子学报，2001，(1)：79）等采用了二次插层法来处理蒙脱土，并对比了一次插层和二次插层的插层效果。但目前关于先采用表面改性剂进行改性再进行插层处理制得的蒙脱土对聚氨酯涂层的耐蚀性影响的相关研究报道还很少。
发明内容
本发明的目的是，为了制得涂层具有良好的耐腐蚀性的涂料，本发明提出一种有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备方法。
实现本发明的技术方案是，一种有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备方法包括：
（1）蒙脱土的有机化处理：将酸化处理的改性剂缓缓加入到激烈搅拌的蒙脱土水溶液中，80℃反应24h，离心、洗涤，得到改性蒙脱土，然后将其溶于混合溶剂（丙酮：去离子水=1：1），再将缓蚀剂插层到改性蒙脱土层间，抽真空5h，洗涤，研磨，过350目筛得到有机蒙脱土；
（2）有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备（质量份）：取羟基树脂50～80份，有机蒙脱土1～5份，混合溶剂1～40份，助剂3～10份放入高速球磨机均匀混合，得到有机蒙脱土/羟基树脂，接着将改性羟基树脂与固化剂按一定质量比均匀混合即制备成有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料，干燥固化后形成有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂层。
蒙脱土改性剂要先用HCl调节pH至3~4。
改性剂为十八烷基胺、十八烷基三甲基氯/溴化铵、十六烷基三甲基氯/溴化铵、十二烷基三甲基氯/溴化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种；
所述插层剂为缓蚀剂8-羟基喹啉；
按质量比计，改性剂：蒙脱土：去离子水=（0.3～1.5）：（1～3）：90；
按质量比计，缓蚀剂：改性蒙脱土：混合溶剂=（1～5）：（10～20）：100；
羟基树脂是指羟基丙烯酸树脂或羟基聚酯，或它们的混合物。
聚氨酯固化剂是异氰酸酯类固化剂，具体为甲苯二异氰酸酯(TDI)、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、1，5-萘二异氰酸酯（NDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、多亚甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）等中的一种或几种共聚。
助剂为分散剂、流平剂、消泡剂。
本发明的有益效果是，本发明在通过对蒙脱土的有机改性基础上进行插层处理，使改性蒙脱土层间距进一步增大，羟基树脂更容易进入层间固化，同时引入的插层剂上的官能团与聚合物上的一些官能团发生交联反应，从而形成密度更高的网络结构，涂层缺陷减小，能更好的阻碍腐蚀介质的渗入。本发明工艺简单、易操作，适于工业大批量生产。
本发明适用于有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的生产。
附图说明
图1为本发明实施例1盐雾2000h后涂层照片；
图2为本发明比较例1盐雾2000h后涂层照片；
图3为本发明比较例2盐雾2000h后涂层照片。
具体实施方式
实施例1
（1）将十八烷基三甲基氯化胺与去离子水按1：20比例混合，用盐酸调节溶液的pH为3.5，搅拌30min后慢慢加入到激烈搅拌的蒙脱土溶液中（蒙脱土：去离子水=1：50），80℃反应24h，洗涤过滤得到改性蒙脱土，将其与混合溶剂（丙酮：去离子水=1：1）按1：10比例溶解，接着按插层剂：改性蒙脱土溶液=1:10比例混合，抽真空5h，洗涤，研磨，过350目筛得到有机蒙脱土；
（2）取羟基树脂60份，有机蒙脱土3份，混合溶剂35份，助剂2份放入高速球磨机均匀混合，得到有机蒙脱土/羟基树脂，接着将改性羟基树脂与固化剂按质量比100：36混合即制备成有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料，干燥固化后形成有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂层。
比较例1
（1）将十八烷基三甲基氯化胺与去离子水按1：20比例混合，用盐酸调节溶液的pH为3.5，搅拌30min后慢慢加入到激烈搅拌的蒙脱土溶液中（蒙脱土：去离子水=1：50），80℃反应24h，洗涤过滤得到改性蒙脱土，将其与混合溶剂（丙酮：去离子水=1：1）溶解，接着按插层剂：改性蒙脱土溶液=1:10比例混合，抽真空5h，洗涤，研磨，过350目筛得到有机蒙脱土；
（2）取羟基树脂60份，有机蒙脱土0.5份，混合溶剂37.5份，助剂2份放入高速球磨机均匀混合，得到有机蒙脱土/羟基树脂，接着将改性羟基树脂与固化剂按质量比100：36混合即制备成有机蒙脱土/聚氨酯涂料，干燥固化后形成有机蒙脱土/聚氨酯涂层。
比较例2
（1）将十八烷基三甲基氯化胺与去离子水按1：20比例混合，用盐酸调节溶液的pH为3.5，搅拌30min后慢慢加入到激烈搅拌的蒙脱土溶液中（蒙脱土：去离子水=1：50），80℃反应24h，洗涤过滤得到改性蒙脱土，将其与混合溶剂（丙酮：去离子水=1：1）溶解，接着按插层剂：改性蒙脱土溶液=1:10比例混合，抽真空5h，洗涤，研磨，过350目筛得到有机蒙脱土；
（2）取羟基树脂60份，有机蒙脱土7份，混合溶剂31份，助剂2份放入高速球磨机均匀混合，得到有机蒙脱土改性羟基树脂，接着将改性羟基树脂与固化剂按质量比100：36混合即制备成有机蒙脱土/聚氨酯涂料，干燥固化后形成有机蒙脱土/聚氨酯涂层。
本实施例1、比较例1和比较例2的涂层经2000小时盐雾试验后的涂层照片如图1、图2和图3所示。从照片上看，实施例1涂层起泡和生锈明显比比较例1和比较例2少很多，表现出良好的耐盐雾性。
Claims (3)
1.一种有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)蒙脱土的有机化处理：将酸化处理的改性剂缓缓加入到激烈搅拌的蒙脱土水溶液中，80℃反应24h，离心、洗涤，得到改性蒙脱土，然后将其溶于混合溶剂，再将缓蚀剂插层到改性蒙脱土层间，抽真空5h，洗涤，研磨，过350目筛得到有机蒙脱土；所述缓蚀剂为8-羟基喹啉；所述混合溶剂为：丙酮：去离子水＝1：1；
(2)有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备按质量份计：取羟基树脂50～80份，有机蒙脱土1～5份，混合溶剂1～40份，助剂3～10份放入高速球磨机均匀混合，得到有机蒙脱土/羟基树脂，接着将有机蒙脱土/羟基树脂与固化剂按一定质量比均匀混合即制备成有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料，干燥固化后形成有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂层。
2.根据权利要求1所述的一种有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备方法，其特征在于，所述的改性剂要先用HCl调节pH至3～4。
3.根据权利要求1所述的一种有机蒙脱土/聚氨酯自修复涂料的制备方法，其特征在于，所述的改性剂为十八烷基胺、十八烷基三甲基氯/溴化铵、十六烷基三甲基氯/溴化铵、十二烷基三甲基氯/溴化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或几种的混合物。
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