Page 131 - 《精细化工》2023年第6期

第 5 期 闫益鑫，等: 蓖麻油基双重交联防腐蚀水性聚氨酯的制备及性能 ·1281·

法。涂覆涂层就是在金属表面形成一层物理屏障， 工作站，瑞士万通公司；YWX/P-750 盐雾腐蚀实验
以防止外部环境中空气和水的进入，使金属基底和 箱，江苏安特稳科技有限公司；Gemini 360 扫描电
外部环境中的腐蚀介质分隔开，从而达到金属材料 子显微镜（SEM），美国蔡司公司。
防腐蚀的效果 [3-4] 。 1.2 WPU 乳液的制备
随着环保意识的逐步增强，环境无污染的水性 反应前，将 PCDL-1000 和 CO 放入真空干燥箱
[5]
防腐涂料迎来了高速发展 。其中，水性聚氨酯 中 80 ℃除水 2 h，丙酮用 4A 分子筛除水 7 d。
（WPU）涂料以成本较低、容易储存等特点而得到 具体反应步骤如下：首先，在装有回流冷凝装
了迅速发展。但 WPU 涂层在耐水性、耐化学溶剂 置和机械搅拌器的 250 mL 三口烧瓶中加入 5.56 g
[6]
方面存在不足之处 。目前，国内外常用的方法是 （25 mmol）IPDI、12.33 g（12.33 mmol）PCDL-1000
通过添加纳米粒子填料和自修复防腐涂层来增强其 以及 0.05 mL 催化剂 DBTDL，在油浴 70 ℃下反应
[7]
[8]
防腐性能 。例如：SHENG 等 将 TiC 二维纳米片 2 h；接着，加入 0.89 g（6.64 mmol）DMPA，并将
引入到 WPU 体系中，涂层的腐蚀电流密度可达 温度升至 80 ℃反应 2 h，后续将温度降至 70 ℃，加
2
2.14×10 –6 A/cm ；LI 等 [9] 将一种电纺纤维引入到 入 0.22 g（0.24 mmol）CO，加入 CO 之后反应体系
WPU 涂层中制备了一种自修复涂层，结果显示，电纺 黏度会上升，向体系中加入适量的丙酮降低黏度，
纤维质量分数为 89%时的涂层腐蚀电流密度比纯 此时得到未封端的 CWPU；然后，将反应温度降至
WPU 涂层低 4 个数量级。但一般纳米粒子在 WPU 60 ℃，将 3.38 g（11.34 mmol）PETA 以及 0.02 g
基体中的分散性差、相容性低、成本较高。此外，自 阻聚剂对甲氧基苯酚加入到反应体系中；随之将温度
修复涂层易受环境影响，且制备工艺较为复杂。 降至 50 ℃，加入 0.67 g（6.64 mmol）TEA 中和反应
本研究拟通过改变 WPU 原料的方法对其进行 体系中的羧基；最后，向反应体系中加入 53.83 g 去
改性以提高 WPU 涂层的防腐性能。将可再生材料 离子水进行高速乳化，得到 CO 含量（以乳液溶质
蓖麻油（CO）引入到 WPU 中来制备一系列的 CO 总质量计，下同）为 1%的固含量为 30%的 CWPU
基 WPU。多支链 CO 的引入以及丙烯酸酯单体中的 乳液，记为 CWPU2，此时为 PETA 封端 CWPU。其
C==C 的 UV 固化交联作用将会使最终的涂层具有 余乳液的制备过程相同，固定其他反应条件，只需
双重交联结构，有望提高涂层的耐水性及防腐蚀性 改变 CO 的含量即可，将 CO 含量为 0、2%、4%、
能。该研究以期以较低的成本、简单的制备方法为 6%、8%、10%的乳液分别记为 CWPU1、CWPU3、
防腐蚀 WPU 涂层的制备提供新思路。 CWPU4、CWPU5、CWPU6、CWPU7。制备过程示
意图见图 1。
1 实验部分
控制反应体系的 R 值〔氰羟比，即—NCO 与

1.1 试剂与仪器 —OH 的物质的量比值〕为 1.3，DMPA 用量为 IPDI、
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、CO、二羟甲基 PCDL-1000 及 CO 总质量的 5%，反应体系中和度
丙酸（DMPA）、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）、三 为 100%。
乙胺（TEA）、二丁基锡二月桂酸酯（DBTDL），对 1.3 CWPU 涂层以及薄膜的制备
甲氧基苯酚，AR，上海泰坦科技股份有限公司；聚 分别称取 10 g CWPU 乳液和 0.09 g 光引发剂
碳酸酯二醇-1000（PCDL-1000，PH-100 型），工业 2959，将两者倒入同一小烧杯中，混合均匀后倒入
级，日本宇部化学有限公司；丙酮，AR，西陇科学 150 mm×70 mm×10 mm 的聚四氟乙烯模具中，在室
股份有限公司；光引发剂 2959，AR，阿拉丁试剂有 温避光条件下干燥 3 d；然后，在 45 ℃下干燥 12 h；
限公司；4A 分子筛（2~3 mm），AR，上海麦克林 最后，将其放置在功率为 35 W 的紫外灯下 150 mm
生化科技股份有限公司；氟碳金属漆（FCL），安徽 处，进行光固化 15 min，取出得到薄膜（UV 固化
安庆四圆公司；去离子水，自制。 CWPU），进行后续机械强度、透过率等测试。
UTM4304X 电子万能试验机，深圳三思纵横科 首先，将 Q235 钢板进行打磨抛光处理，用无
技股份有限公司；QHQ-A 铅笔硬度计，东莞市华国 水乙醇进行冲洗，将 CWPU 乳液涂覆在钢板上，使
精密仪器有限公司；NZC-1100 机械搅拌器，上海爱 用厚度为 200 μm 的刮涂器刮出涂覆涂层。放在室温
朗仪器有限公司；INVENIO S 傅里叶变换红外光谱 避光条件下干燥 2 d；然后，在 45 ℃下干燥 6 h；最
仪，德国布鲁克公司；UV-8000S 紫外-可见分光光 后，将其放置在功率为 35 W 的紫外灯下 150 mm 处，
度计，上海元析仪器有限公司；PGSTAT204 电化学 进行光固化 10 min，得到涂覆涂层。对涂层进行电