CN106752837A - 一种钢材表面复合型防腐液及其制备方法 - Google Patents

一种钢材表面复合型防腐液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于化学处理剂领域，公开了一种钢材表面复合型防腐液及其制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将聚氨酯原料加入到有机溶剂中，然后升温至60～120℃搅拌反应2～24h；(2)待步骤(1)中反应结束后，冷却至室温，然后加入酚醛树脂原料，升温至60～120℃搅拌反应2～24h；(3)待步骤(2)中反应结束后，冷却至室温，然后加入有机硅原料，升温至60～120℃搅拌反应2～24h后即得到钢材表面复合型防腐液。该方法操作简单，钢材表面经热喷涂后，可形成致密保护膜。钢材表面保护层可在500度环境不变形，长期在潮湿环境中不腐蚀，具有良好的抗氧化、防水等能力。

Description

一种钢材表面复合型防腐液及其制备方法
技术领域
本发明属于化学处理剂领域，特别涉及一种钢材表面复合型防腐液及其制备方法。
背景技术
钢铁每年因化学腐蚀和电化学腐蚀，损失的钢材占世界钢铁年产量的五分之一。钢材防腐除了采用镀铬、喷锌、喷铝及磷化处理等方法外，防腐涂料已成为钢材防腐的重要方法。
聚环氧、聚氨酯、聚丙烯酸、氯化橡胶、有机氟树脂及高耐蚀性的不饱和聚酯树脂等是目前应用最多的有机防腐材料，上述材料存在不耐高温如环氧树脂，不耐酸碱如聚氨酯、聚丙烯酸、不饱和聚酯树脂，价格高如有机氟树脂等因素，限制了其应用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种钢材表面复合型防腐液的制备方法。该方法以醛、酚、异氰酸酯单体及有机硅等为起始原料，混合反应时，酚醛树脂中的酚羟基、有机硅的硅羟基与聚氨酯的异氰酸基团反应，在固化温度下(200-400度)交联脱水形成的聚醚键，不仅提高了有机膜的致密性、耐酸碱性能及耐盐腐蚀性能，还增强了耐温性能，500度不分解。
本发明另一目的在于提供上述方法制备的钢材表面复合型防腐液。
本发明的目的通过下述方案实现:
一种钢材表面复合型防腐液的制备方法，其主要是由有机硅原料、聚氨酯原料以及酚醛树脂制备得到的，具体包括以下步骤：
(1)将聚氨酯原料加入到有机溶剂中，然后升温至60～120℃搅拌反应2～24h；
(2)待步骤(1)中反应结束后，冷却至室温，然后加入酚醛树脂原料，升温至60～120℃搅拌反应2～24h；
(3)待步骤(2)中反应结束后，冷却至室温，然后加入有机硅原料，升温至60～120℃搅拌反应2～24h后即得到钢材表面复合型防腐液。
将上述的复合型防腐液用有机溶剂进一步稀释后即可直接用于钢材表面热喷涂。
上述的反应均是在惰性气氛下反应，优选在氮气气氛下反应。
步骤(1)中所用的有机溶剂可为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、叔丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、丙三醇、丙酮、2-丁酮、甲基异丁酮、环己酮、苯乙酮、二丙醚、二异丙醚、乙二醇二甲醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、苯甲醚、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸叔丁酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
步骤(1)中所述的聚氨酯原料为异氰酸酯原料、聚醚多元醇原料和聚酯多元醇原料中的至少两种，且至少包括异氰酸酯原料。
优选的，上述的异氰酸酯原料可为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、1,4-苯二异氰酸酯(PPDI)、1,4-环己烷二异氰酸酯(CHDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(TMHDI)、四甲基间二亚甲基苯基二异氰酸酯(TMXDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)等中的至少一种。
更优选的，上述的甲苯二异氰酸酯可为2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯中的至少一种；上述的二苯基甲烷二异氰酸酯可为2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；上述的苯二亚甲基二异氰酸酯可为间苯二亚甲基二异氰酸酯和对苯二亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；上述的三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯可为2,2,4-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯和2,4,4-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。
优选的，上述的聚醚多元醇原料可为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、乙二胺聚氧化丙烯四醇和聚氧化乙烯二醇中的至少一种。
更优选的，上述的聚氧化丙烯二醇的分子量为400～4000；聚氧化丙烯三醇的分子量为400～4000；乙二胺聚氧化丙烯四醇的分子量为400～4000；聚氧化乙烯二醇的分子量为400～4000。
优选的，上述的聚酯多元醇原料可为丁二酸聚酯二醇、戊二酸聚酯二醇、己二酸聚酯二醇、葵二酸聚酯二醇、邻苯二甲酸聚酯二醇、间苯二甲酸聚酯二醇、对苯二甲酸聚酯二醇和聚碳酸酯二醇中的至少一种。
更优选的，上述的丁二酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；上述的戊二酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；上述的己二酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；上述的葵二酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；上述的邻苯二甲酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；上述的间苯二甲酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；上述的对苯二甲酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；上述的聚碳酸酯二醇的分子量为400～4000。
步骤(2)中所述的酚醛树脂原料包括酚类原料和醛类原料。
所述的酚类原料为苯酚、间二苯酚、对二苯酚、甲酚和二甲酚中的至少一种；所述的醛类原料为甲醛、多聚甲醛、乙醛和糠醛中的至少一种。
优选的，上述酚醛树脂原料中，酚类原料和醛类原料的质量比为(1～4)：1。
步骤(3)中所述的有机硅原料为γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、3-脲丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基、甲基二甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、(3-异氰基丙基)三乙氧基硅烷、3-(N-烯丙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酰腈、(2-氰乙基)三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、四丙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、(4-三氟甲基苯基)三乙氧基硅烷、五氟苯丙基三甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷、一氯甲基三甲氧基硅烷、环己基二甲氧基甲基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷等中的至少一种。
步骤(1)中的聚氨酯原料中，所用的异氰酸酯原料的质量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中酚类原料质量的5～30％或所用的异氰酸酯原料的摩尔量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中酚类原料摩尔量的1～3倍；所用的聚醚多元醇原料的质量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中的酚类原料质量的5～30％或所用的聚醚多元醇原料的摩尔量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中的酚类原料摩尔量的1～3倍；所用的聚酯多元醇原料的质量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中的酚类原料质量的5～30％或所用的聚酯多元醇原料的摩尔量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中的酚类原料摩尔量的1～3倍。
步骤(3)所用的有机硅原料的质量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中的酚类原料质量的5～30％。
一种由上述方法制备得到的钢材表面复合型防腐液。
本发明的机理为：
低聚的酚醛树脂、聚氨酯及有机硅混合反应时，酚醛树脂中的酚羟基、有机硅的硅羟基与聚氨酯的异氰酸基团反应，在固化温度下(200～400度)交联脱水形成的聚醚键，不仅提高了有机膜的致密性、耐酸碱性能及耐盐腐蚀性能，还增强了耐温性能。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
本发明的钢材表面复合型防腐液具有施工操作简单，环境友好、成本低等特点。钢材表面经热喷涂后，可形成致密保护膜。钢材表面保护层可在500度环境不变形，长期在潮湿环境中不腐蚀，具有良好的抗氧化、防水等能力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例1
常温条件下500毫升干燥的三口圆底烧瓶中，氮气保护下加入30克丁二酸聚酯二醇(分子量2000)，以300毫升乙酸叔丁酯溶解后，加入10克甲苯二异氰酸酯，升温至100℃回流反应4小时；降至常温，高速搅拌下加入30克间二苯酚，30克糠醛，升温至110℃回流反应8小时；降至常温后，加入1克γ-氨丙基三乙氧基硅烷和10克乙烯基三甲氧基硅烷，升温至110℃回流反应5小时。反应结束后，得到淡红色复合型防腐液。
实施例2
常温条件下500毫升干燥的三口圆底烧瓶中，氮气保护下加入90克聚氧化丙烯三醇(分子量2000)，以300毫升N，N-二甲基甲酰胺溶解后，加入30克1,5-萘二异氰酸酯，升温至100度搅拌反应8小时；降至常温，高速搅拌下加入甲酚30克，多聚甲醛30克，升温至100度反应12小时；降至常温后，加入1克3-氨基丙基三甲氧基硅烷和5g苯基三甲氧基硅烷，升温至60度反应3小时。反应结束后，得到淡黄色复合型防腐液。
上述复合型防腐液在实际使用时，钢材表面经洁净处理后，以喷涂或刷涂方式即可进行涂装，在(200～400度)条件下可自行进一步交联固化为耐水、耐盐、耐酸碱及耐高温的致密保护层。实施例1和2中制备得到的防腐液的性能数据如下表1所示：
表1实施例1和2中制备得到的防腐液的性能数据
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钢材表面复合型防腐液的制备方法，其特征在于由有机硅原料、聚氨酯原料以及酚醛树脂制备得到的，具体包括以下步骤：
(1)将聚氨酯原料加入到有机溶剂中，然后升温至60～120℃搅拌反应2～24h；
(2)待步骤(1)中反应结束后，冷却至室温，然后加入酚醛树脂原料，升温至60～120℃搅拌反应2～24h；
(3)待步骤(2)中反应结束后，冷却至室温，然后加入有机硅原料，升温至60～120℃搅拌反应2～24h后即得到钢材表面复合型防腐液。
2.根据权利要求1所述的钢材表面复合型防腐液的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所用的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、叔丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、丙三醇、丙酮、2-丁酮、甲基异丁酮、环己酮、苯乙酮、二丙醚、二异丙醚、乙二醇二甲醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、苯甲醚、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸叔丁酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；
步骤(1)中所述的聚氨酯原料为异氰酸酯原料、聚醚多元醇原料和聚酯多元醇原料中的至少两种，且至少包括异氰酸酯原料；
步骤(2)中所述的酚醛树脂原料包括酚类原料和醛类原料；
步骤(3)中所述的有机硅原料为γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、3-脲丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基、甲基二甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、(3-异氰基丙基)三乙氧基硅烷、3-(N-烯丙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙酰腈、(2-氰乙基)三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、四丙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、(4-三氟甲基苯基)三乙氧基硅烷、五氟苯丙基三甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷、一氯甲基三甲氧基硅烷、环己基二甲氧基甲基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的钢材表面复合型防腐液的制备方法，其特征在于：
所述的异氰酸酯原料为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间二亚甲基苯基二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯中的至少一种；
所述的聚醚多元醇原料为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、乙二胺聚氧化丙烯四醇和聚氧化乙烯二醇中的至少一种；
所述的聚酯多元醇原料为丁二酸聚酯二醇、戊二酸聚酯二醇、己二酸聚酯二醇、葵二酸聚酯二醇、邻苯二甲酸聚酯二醇、间苯二甲酸聚酯二醇、对苯二甲酸聚酯二醇和聚碳酸酯二醇中的至少一种；
所述的酚类原料为苯酚、间二苯酚、对二苯酚、甲酚和二甲酚中的至少一种；所述的醛类原料为甲醛、多聚甲醛、乙醛和糠醛中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的钢材表面复合型防腐液的制备方法，其特征在于：
所述的甲苯二异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯中的至少一种；所述的二苯基甲烷二异氰酸酯为2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；所述的苯二亚甲基二异氰酸酯为间苯二亚甲基二异氰酸酯和对苯二亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；所述的三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯为2,2,4-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯和2,4,4-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；
所述的聚氧化丙烯二醇的分子量为400～4000；聚氧化丙烯三醇的分子量为400～4000；乙二胺聚氧化丙烯四醇的分子量为400～4000；聚氧化乙烯二醇的分子量为400～4000；
所述的丁二酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；所述的戊二酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；所述的己二酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；所述的葵二酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；所述的邻苯二甲酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；所述的间苯二甲酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；所述的对苯二甲酸聚酯二醇的分子量为1000～4000；所述的聚碳酸酯二醇的分子量为400～4000。
5.根据权利要求2所述的钢材表面复合型防腐液的制备方法，其特征在于：
所述的酚类原料和醛类原料的质量比为(1～4)：1；
所用的异氰酸酯原料的质量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中酚类原料质量的5～30％或所用的异氰酸酯原料的摩尔量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中酚类原料摩尔量的1～3倍；所用的聚醚多元醇原料的质量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中的酚类原料质量的5～30％或所用的聚醚多元醇原料的摩尔量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中的酚类原料摩尔量的1～3倍；所用的聚酯多元醇原料的质量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中的酚类原料质量的5～30％或所用的聚酯多元醇原料的摩尔量为步骤(2)中所用酚醛树脂原料中的酚类原料摩尔量的1～3倍；
所用的有机硅原料的质量为酚类原料质量的5～30％。
6.根据权利要求1～5任一项所述的钢材表面复合型防腐液的制备方法，其特征在于：所述的反应均在惰性气氛下反应。
7.一种根据权利要求1～6任一项所述的方法制备得到的钢材表面复合型防腐液。
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