一種生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于功能涂層材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層及其制備方法。以蘋果酸及二元醇為原料制備生物基多元醇，將生物基多元醇與異氰酸酯、小分子擴鏈劑、含氟封端劑逐步聚合制得聚氨酯涂層基體，而后將聚氨酯涂層基體與硅烷偶聯(lián)劑及導電納米材料超聲混合均勻，將所得產(chǎn)物均勻涂抹于基材表面，高溫固化后制得生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層。導電納米材料、硅烷偶聯(lián)劑及含氟封端劑的協(xié)同作用使涂層同時具備優(yōu)異的疏水性、導電性及防腐性，并且該涂層材料由生物基原料制備，具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢，該涂層適用于柔性傳感、電子電器、建筑材料等領(lǐng)域。建筑材料等領(lǐng)域。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層及其制備方法


[0001]本專利技術(shù)屬于功能涂層材料制備
，具體涉及一種生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層及其制備方法。

技術(shù)介紹

[0002]導電涂層是一種能夠賦予聚合物導電能力的功能性涂層材料，常用于地網(wǎng)保護、建材防腐等領(lǐng)域，將導電涂層涂覆于基材表面可將基材中的靜電傳導至外部，從而防止基材受到電化學腐蝕。導電涂層材料根據(jù)其導電原理及材料組成可分為本征型及復合型，本征型導電涂層是指由本身固有導電能力的高分子材料制備的涂層，其主要是由聚合物結(jié)構(gòu)中的載流子來實現(xiàn)導電。復合型導電涂層主要由高分子基材及導電填料組成，復合型導電涂層由于將導電填料的導電能力與高分子基材的各項優(yōu)良理化性能相結(jié)合，因此在實際應用中表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能，目前復合型導電涂層已成為導電涂層材料領(lǐng)域的研究熱點。
[0003]目前廣泛使用的導電涂層通常由傳統(tǒng)高分子基材(如聚氨酯、環(huán)氧樹脂等)及無機導電材料(如金屬、金屬氧化物、炭黑、石墨等)復合制備，雖然該導電涂層可滿足大多情況下的導電性要求，但在地網(wǎng)保護、建材防腐等領(lǐng)域使用的導電涂層由于涂覆于基材外部，直接暴露于自然環(huán)境當中，涂層表面往往會受到太陽暴曬、酸雨侵蝕、風沙擊打等影響，如果導電涂層不具備優(yōu)良的疏水性、耐候性、防腐性，將會極大降低涂層的使用壽命，進而降低基材的使用壽命，甚至由于導電涂層保護力下降致使基材被腐蝕從而引發(fā)嚴重的工業(yè)事故。
[0004]此外，目前大多數(shù)導電涂層的制備仍使用石油基原料，不利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路
r/>[0005]本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層及其制備方法，解決了大部分導電涂層無法應對太陽暴曬、酸雨侵蝕、風沙擊打等極端自然環(huán)境的缺陷。本專利技術(shù)將含氟封端劑、硅烷偶聯(lián)劑及導電納米材料引入到體系中，含氟封端劑及硅烷偶聯(lián)劑有助于降低涂層的表面能，導電納米材料有助于涂層表面構(gòu)筑微納結(jié)構(gòu)，通過三者的協(xié)同作用賦予導電涂層優(yōu)異的疏水性及耐候性。并且由于F原子極性較大，可以進一步提升導電涂層的耐熱性及力學性能。且本專利技術(shù)使用生物基原料制備導電涂層，具備綠色環(huán)保的優(yōu)勢。
[0006]本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
[0007]生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層的制備方法為：首先，通過蘋果酸與小分子二元醇縮聚得到生物基多元醇；而后，由生物基多元醇、異氰酸酯、小分子擴鏈劑、含氟封端劑經(jīng)逐步聚合后，加入硅烷偶聯(lián)劑及導電納米材料超聲共混，將其涂覆于基材上高溫固化后得到聚氨酯涂層。
[0008]生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層的具體制備方法步驟如下：
[0009](1)將蘋果酸及小分子二元醇加入三口燒瓶中，混合均勻后加入催化劑，在130
?
140℃氮氣保護下反應，直至酸值降至1mg KOH/g停止反應，冷卻后制得生物基多元醇；
[0010]其中，小分子二元醇為乙二醇、1，3
?
丙二醇、1，4
?
丁二醇、1，5
?
戊二醇、1，6
?
己二醇、1，4
?
環(huán)己二醇中的一種。
[0011]催化劑為二月桂酸二丁基錫、鈦酸四丁酯、醋酸鋅中的一種。
[0012]蘋果酸與小分子二元醇的摩爾比為1∶3；催化劑用量為蘋果酸質(zhì)量的0.25
?
0.5wt％。
[0013](2)將生物基多元醇抽真空脫水處理1h后，依次加入有機溶劑、異氰酸酯、有機錫催化劑，在70
?
80℃反應2h，制得生物基聚氨酯預聚體PU
?
1；
[0014]其中，異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、2，4
?
甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種。
[0015]有機錫催化劑為二月桂酸二丁基錫或辛酸亞錫。
[0016]異氰酸酯與生物基多元醇的摩爾比為3∶1；有機錫催化劑用量為生物基多元醇質(zhì)量的0.25
?
0.5wt％。
[0017](3)將小分子擴鏈劑溶于有機溶劑并加入到PU
?
1中，在40
?
50℃高速攪拌擴鏈反應1h；
[0018]其中，小分子擴鏈劑為乙二醇、1，3
?
丙二醇、1，4
?
丁二醇、1，5
?
戊二醇、1，6
?
己二醇、1，4
?
環(huán)己二醇中的一種。
[0019]小分子擴鏈劑與生物基多元醇的摩爾比為2∶1。
[0020](4)將含氟封端劑溶于有機溶劑并加入到上述體系中，在40
?
50℃高速攪拌擴鏈反應1h；
[0021]其中，含氟封端劑為2
?
氟乙醇、2，2
?
二氟乙醇、2，2，2
?
三氟乙醇、六氟異丙醇、六氟丁醇中的一種。
[0022]含氟封端劑與生物基多元醇的摩爾比為3∶1。
[0023]上述步驟(1)
?
步驟(4)的有機溶劑均為N，N
?
二甲基甲酰胺、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、氯仿、四氫呋喃中的一種
[0024](5)依次加入硅烷偶聯(lián)劑、導電納米材料，攪拌10min后，超聲共混2h，將所得產(chǎn)物均勻涂敷于基材表面，60℃下固化2h制得生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層。
[0025]其中，硅烷偶聯(lián)劑為KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH792、KH171、KH172、KH540、KH151中的一種或多種。
[0026]導電納米材料為銅納米粒子、銀納米粒子、金納米粒子、銅納米線、銀納米線、金納米線、炭黑、碳納米管中的一種或多種。
[0027]硅烷偶聯(lián)劑用量為生物基多元醇質(zhì)量的0.5
?
2wt％，導電納米材料添加量為生物基多元醇質(zhì)量的30
?
100wt％
[0028]有益效果：
[0029]本專利技術(shù)采用生物基多元醇為原料制備聚氨酯涂層，具備綠色環(huán)保的優(yōu)勢。通過含氟封端劑、硅烷偶聯(lián)劑、導電納米材料三者的協(xié)同作用，使涂層同時具備優(yōu)異的疏水性、導電性及防腐性，將該涂層涂覆于基材表面，可使基材避免被酸雨、靜電等外部環(huán)境侵蝕，從而大幅提升基材的使用壽命。該涂層可用于地網(wǎng)保護、建材防腐、汽車及電子電器防護涂層
等領(lǐng)域。
附圖說明
[0030]圖1為實施例1
?
14及對照例1
?
3產(chǎn)物水接觸角對比柱狀圖。
[0031]圖2為實施例1中使用六氟異丙醇為封端劑，銀納米粒子為導電納米材料時所制得聚氨酯涂層的熱重分析圖。
[0032]圖3為實施例1中使用六氟異丙醇為封端劑，銀納米粒子為導電納米材料時所制得聚氨酯涂層的熱失重速率圖。
[0033]圖4為實施例1中使用六氟異丙醇為封端劑，銀納米粒子為導電納米材料時本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層的制備方法，其特征在于：所述制備方法步驟如下：(1)將蘋果酸及小分子二元醇加入三口燒瓶中，混合均勻后加入催化劑，在130
?
140℃氮氣保護下反應，直至酸值降至1mg KOH/g停止反應，冷卻后制得生物基多元醇；(2)將生物基多元醇抽真空脫水處理1h后，依次加入有機溶劑、異氰酸酯、有機錫催化劑，在70
?
80℃反應2h，制得生物基聚氨酯預聚體PU
?
1；(3)將小分子擴鏈劑溶于有機溶劑并加入到PU
?
1中，在40
?
50℃高速攪拌擴鏈反應1h；(4)將含氟封端劑溶于有機溶劑并加入到步驟(3)體系中，在40
?
50℃高速攪拌擴鏈反應1h；(5)步驟(4)體系中依次加入硅烷偶聯(lián)劑、導電納米材料，攪拌10min后，超聲共混2h，將所得產(chǎn)物均勻涂敷于基材表面，60℃下固化2h制得生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層。2.如權(quán)利要求1所述生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層的制備方法，其特征在于：步驟(1)小分子二元醇為乙二醇、1，3
?
丙二醇、1，4
?
丁二醇、1，5
?
戊二醇、1，6
?
己二醇、1，4
?
環(huán)己二醇中的一種；催化劑為二月桂酸二丁基錫、鈦酸四丁酯或醋酸鋅中的一種。3.如權(quán)利要求1所述生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層的制備方法，其特征在于：步驟(1)蘋果酸與小分子二元醇的摩爾比為1∶3；催化劑用量為蘋果酸質(zhì)量的0.25
?
0.5wt％。4.如權(quán)利要求1所述生物基超疏水導電防腐聚氨酯涂層的制備方法，其特征在于：步驟(2)異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、2，4
?
甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種；有機錫催化劑為二月桂酸二丁...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李寧，薛亞波，陳斌，許紅濤，繆麗鋒，
申請(專利權(quán))人：常州大學，
類型：發(fā)明
國別省市：