CN115926562A - 一种室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防腐涂层技术领域，公开了一种室温固化型F‑Si自清洁防腐涂料的制备方法，其包括如下步骤：第一步：氟单体、硅单体、丙烯酸型单体、甲基丙烯酸羟乙酯单体、引发剂、有机酸以及溶剂进行自由基共聚得到共聚物；第二步：在聚合物中引入的长链氟烷基结构；第三步：与TEOS固化剂交联，得到F‑Si涂料。本发明以乙烯基硅氧烷，含氟单体，丙烯酸型单体，甲基丙烯酸羟乙酯为单体，在聚合物中引入独特的长链氟烷基结构通过自由基溶液聚合成出含氟的有机硅树脂；合成的F‑Si树脂与TEOS固化剂交联，制备F‑Si涂料。本发明制备的涂料具有疏水性，抗玷污性和防腐蚀性能，可以用于在金属、木材和水泥等的防护方面。
Description
技术领域
本发明涉及防腐涂层技术领域，具体涉及一种室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法。
背景技术
据大数据分析得出，我国每一年腐蚀所导致的经济损失约为GDP的3％～5％。结合我国2020年的GDP总值，可得知我国2020年腐蚀损失约为4000多亿元。
目前对金属腐蚀速率的控制方法主要有阴极保护、添加缓蚀剂、在金属表面涂布、处理腐蚀介质(改变腐蚀介质的性质)等。最受青睐的便是涂层防腐蚀法，涂层防腐法只需简单将涂料合成然后涂于金属表面便可以保护其涂层下的基材结构不受到环境空气的侵蚀。其次，涂料的涂刷不受设备形状、面积的制约。
我国防腐涂料发展分为三大阶段，起步阶段(主要成膜单体以干性油的一类涂料，如：油性树脂和酚醛类树脂)、发展阶段(主要单体以油性类树脂与合成树脂合并使用)与提高发展阶段(以合成树脂为基体)。合成树脂成为开发新型腐蚀涂料的主要基体，增长率为5.3％。
在现有的涂层中，硅烷类树脂经过预处理可以保护多种基体免受腐蚀，凭借其优异性能作为反应的主要基体。但是，现有涂料的疏水性能，与耐腐蚀性、耐候性等往往难以兼顾。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，解决了上述的问题。
(二)技术方案
为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：
一种室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
第一步：氟单体、硅单体、丙烯酸型单体、甲基丙烯酸羟乙酯单体、引发剂、有机酸以及溶剂进行自由基共聚得到共聚物；
第二步：在聚合物中引入的长链氟烷基结构；
第三步：与TEOS固化剂交联，得到F-Si涂料。
优选的，所述丙烯酸型单体作为涂料的软段和硬段。
优选的，所述第一步中的共聚物含氟1-10wt％、硅5-10％，丙烯酸酯20-30％、甲基丙烯酸羟乙酯5％、引发剂0.5-5％、有机酸1-5％以及溶剂25-45％。
优选的，所述溶剂为乙二醇甲醚。
优选的，所述氟单体为甲基丙烯酸三氟乙醋、丙烯酸六氟丁醋或甲基丙烯酸十二氟庚醋中的一种或几种。
优选的，所述硅单体为乙烯基硅氧烷以及烯基POSS中的一种或几种。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供的室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，具备以下有益效果：
本发明提供的室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，其制备的涂料，具有降低树脂表面张力，使涂料具有疏水性，抗玷污性和防腐蚀性能。附图说明
图1为本发明实施例氟硅树脂红外光谱示意图；
图2为本发明实施例氟硅树脂润湿性示意图；
图3为不锈钢表面耐烟雾腐蚀情况示意图；
图4为普通铁表面耐烟雾腐蚀情况示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，包括以下内容
将乙烯基硅烷、丙烯酸氟单体、丙烯酸酯和甲基丙烯酸羟乙酯按照一定比例混溶并置于三口烧瓶中，将适量AIBN溶于少量乙二醇甲醚中，在90℃下加入三口瓶中引发聚合，反应4.0h，取出冷却，便制得所需的含氟单体的氟硅树脂。
样板的制备
将不同含氟单体量的F-Si树脂通过与TEOS固化剂交联成膜，制备疏水自清洁防腐蚀性涂料，均匀涂刷置钢板表面，表干后，置于120℃-160℃烘箱中烘干1h便制得样板。
参阅图1，含氟单体量为5％、10％与20％的合成树脂在3400cm-1出现的峰为羟基的振动吸收峰，而在1188cm-1～1269cm-1的吸收峰为C-F键的振动吸收峰，而且随着含氟单体量的上升，该范围内的峰也逐渐增强。而在1500m-1～1665m-1处无明显吸收峰，证明各个单体中的碳碳双键均以通过自由基聚合方式聚合成聚合物。同时在890cm-1也出现较为明显的吸收峰，证明硅氧键的存在，由此可以证明所得聚合物中有硅氧键和碳氟键。
参阅图2，未加入含氟单体的有机硅树脂涂料所制得的涂层，其静态接触角为79.929°为亲水涂层，随着含氟单体的量增加，接触角也发生着变化，呈现先增加后下降的趋势。当含氟单体的量达到10％时，膜层的静态接触角达到103.169°，表现出疏水性，这时水滴难以在膜层上有效铺展且容易滑落，所以当雨水冲刷涂层表面时可以顺带把附着在膜层各种颗粒物(如：灰尘、沙粒等)带走，这便可以轻松起到自清洁作用。
F-Si树脂抗腐蚀性能
按照标准JG/T224—2007《建筑用钢结构防腐涂料》对进行化学腐蚀检验的各种防腐蚀涂料进行检测，根据表3-1可知，在酸盐环境中涂料的性能都能达标，且更优于标准性能。但是不能有效分辨出在此类环境中何种涂料的性能最优。
表1疏水性耐候防腐涂料性能指标
F-Si树脂耐盐雾性能
不锈钢板
试样测试24小时，试样边缘未出现轻微锈蚀情况。继续测试至48小时，边缘也未出现锈蚀加深现象，锈蚀试样测试240小时后，而涂有涂料的板未出现锈蚀现象、起泡以及裂纹，如下图3所示。
铁板
试样测试24小时，试样边缘已经出现轻微锈蚀情况.继续测试至48小时，边缘锈位缓慢加深锈蚀。测试240小时后，试样中间表面无锈蚀，边缘(涂料与母材衔接位)已经锈蚀，而涂有涂料的板未出现锈蚀现象、起泡以及裂纹。证明所合成涂料有良好的防腐蚀效果，如图4所示。
抗玷污性
各类液滴在表面停留15s与24h，利用纱布擦拭之后，观察膜层上的残留情况得出上表结果。由表可得知膜层防护效果不随着时间的变化而变化，即表明耐玷污性具有稳定性，但也可知道对不同物料，膜层性能也会改变。
各类涂料对于生活中常见的玷污物墨水都有相同的效果，抗玷污等级达到最高级别0级，但是食用油的抗玷污性性能不尽相同仅有10％涂料膜可以达到1级，其余均为2级。对于有机溶剂，效果也是因玷污物的改变而发生改变，例如：对于甲苯溶液，四种膜层抗玷污等级都可达到0级；而对正己烷这种溶剂，各个膜层却会出现不同程度的破损。
本发明提供的室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，通过在有机硅树脂中加入含氟单体可以得到的性能良好的含氟聚合物，主要通过在双键的自由基聚合在聚合物中引入C—F键，该类键特点鲜明——键短且键能高，从而不易被破坏。这类聚合物发挥效能主要靠其长链烷基结构，F原子间距小，故两者间易相互排斥，使其可以在长链中稳定存在，进而能赋予涂料良好的疏水性能，且该类聚合物具有极好的耐腐蚀性、耐候性等特点，使疏水性能与耐腐蚀性、耐候性可以同时兼顾。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：氟单体、硅单体、丙烯酸型单体、甲基丙烯酸羟乙酯单体、引发剂、有机酸以及溶剂进行自由基共聚得到共聚物；
第二步：在聚合物中引入的长链氟烷基结构；
第三步：与TEOS固化剂交联，得到F-Si涂料。
2.根据权利要求1所述的室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸型单体作为涂料的软段和硬段。
3.根据权利要求1所述的室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法X，其特征在于：所述第一步中的共聚物含氟1-10wt％、硅5-10％，丙烯酸酯20-30％、甲基丙烯酸羟乙酯5％、引发剂0.5-5％、有机酸1-5％以及溶剂25-45％。
4.根据权利要求3所述的室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述溶剂为乙二醇甲醚。
5.根据权利要求1所述的室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述氟单体为甲基丙烯酸三氟乙醋、丙烯酸六氟丁醋或甲基丙烯酸十二氟庚醋中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述硅单体为乙烯基硅氧烷以及烯基POSS中的一种或几种。
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| CN202211397977.2A CN115926562A (zh) | 2022-11-09 | 2022-11-09 | 一种室温固化型F-Si自清洁防腐涂料的制备方法 |
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Citations (5)
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| CN101544868A (zh) * | 2009-05-08 | 2009-09-30 | 厦门大学 | 氟硅自清洁涂料及其制备方法 |
| CN104877089A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-09-02 | 中山职业技术学院 | 一种改性含氟丙烯酸超疏水树脂乳液的制备方法 |
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2022
- 2022-11-09 CN CN202211397977.2A patent/CN115926562A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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| Title |
|---|
| 贾红兵: "涂料基础教程", 西南交通大学出版社, pages: 187 * |
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