一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层及其制备方法

本发明属于金属防腐蚀涂层，涉及一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层及其制备方法。

背景技术：

1、金属制品在日常生活中占有相当大的比例，不论是机器运转还是日常劳作都离不开金属制品，但金属在使用过程中的腐蚀现象也相当严重。每年因金属腐蚀而造成的经济损失巨大，因此，探索环保、高效的防腐蚀措施是金属行业的当务之急。目前，防腐蚀的措施有很多，其中涂层防护是综合性能最优且成本最低廉的方法。环氧涂层因其防腐蚀性能优异备受关注，然而其也存在着韧性差、固化过程中会产生孔隙等缺点。目前工业上使用最广泛的是双酚a型环氧树脂，由于其制备步骤繁琐、分离/回收物质工艺复杂，整个过程中会产生大量的废水、废物，会对环境造成不可逆转的威胁。再加上双酚a型环氧树脂的原料之一环氧氯丙烷是有毒物质，其对动物有潜在致癌作用，对人体健康也有巨大的危害，因此，探索环保型生物基材料作为制备环氧树脂的原料是很有必要的。聚丙烯酸酯涂层种类繁多，性能各异，可以赋予材料多功能性，但其防腐蚀性能不佳，这使得聚丙烯酸酯的使用受到限制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层及其制备方法，解决现有涂层材料防腐蚀性能不佳和污染的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一：将环氧大豆油、10-十一烯酸和十二烷二酸混合，搅拌，加热，待混合液澄清透明后加入催化剂，得到支化网络结构的生物基环氧聚合物；

5、步骤二：将生物基环氧聚合物、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和复配型乳化剂搅拌均匀，预乳化，搅拌，加热，缓慢滴加引发剂溶液，保温，降至室温并调节ph，获得生物基环氧-聚丙烯酸酯复合乳液；

6、步骤三：将生物基环氧-聚丙烯酸酯复合乳液喷涂于金属表面，干燥，得到复合防腐蚀涂层。

7、进一步的，所述环氧大豆油与10-十一烯酸和十二烷二酸中环氧基团与羧基的摩尔比为1～3:1，所述10-十一烯酸和十二烷二酸的摩尔比为1～6:1。

8、进一步的，步骤一中，加热温度为120℃，反应时间为1～8h，搅拌速度为200～220r/min，搅拌时间为10～15min。

9、进一步的，所述催化剂为四丁基溴化铵，所述催化剂的加入量为反应物质量的1％～4％。

10、进一步的，所述生物基环氧聚合物的环氧值为0.03～0.22mol/100g，所述生物基环氧聚合物的加入量为丙烯酸类单体和苯乙烯总质量的10％～30％，所述丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的加入质量比为1:6～10.5:4.5～9:4.5～9。

11、进一步的，所述复配型乳化剂为0.5％～3.5％的平平加和3.5％～0.5％的十二烷基硫酸钠，引发剂为过硫酸铵溶液，加入量为反应物总质量的0.8％。

12、进一步的，步骤二中，搅拌速度为250～300/min，加热温度为80℃，反应时间为2～3h，所述ph值调节至7。

13、进一步的，所述生物基环氧-聚丙烯酸酯复合乳液的固含量为30％，所述生物基环氧-聚丙烯酸酯复合乳液的软硬单体比为4～7:6～3。

14、进一步的，所述干燥过程为在60℃下固化，后转移至室温干燥12h。

15、一种所述制备方法制得的生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层，所述生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的厚度为0.300mm。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、本发明提供一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，采用环保型生物基环氧大豆油作为制备环氧树脂的生物基原料，通过乳液聚合的方式将环氧树脂和聚丙烯酸酯结合起来，制备一种绿色、环保的生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层，既能弥补二者性能的不足又可以提高防腐蚀性能，达到两全其美的目的。首先通过羧基和环氧基团的开环酯化反应将环氧大豆油、十二烷二酸和10-十一烯酸连接起来，形成具有支化结构的环氧聚合物。由于网状结构的存在，聚合物的结构更加致密，且由于环氧大豆油是一种植物油基聚合物，具有绿色环保的优势。支化结构末端的双键也为后续乳液聚合提供多个反应位点，能够将环氧聚合物和丙烯酸酯结合起来形成具有支化结构的生物基环氧-聚丙烯酸酯复合乳液，结合支化结构，提高有机基体的防腐蚀性能。本发明一方面从源头解决了材料有毒、有污染的问题；另一方面，环氧大豆油支链上具有多个环氧基团，便于后续开环反应构筑支化结构，从而提高涂层致密性。

18、本发明还提供一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层，采用环保型生物基环氧大豆油代替传统原料制备环氧聚合物，并将其与聚丙烯酸酯相结合，既降低了生产成本又改善了防腐蚀性能。与纯聚丙烯酸酯涂层相比，生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层具有优异的防腐蚀性能，其在10-2hz时，阻抗模量提高了4个数量级，达到106.8ω·cm2。在5wt.％nacl溶液中经受72h盐雾试验后涂层表面依然良好。

技术特征：

1.一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述环氧大豆油与10-十一烯酸和十二烷二酸中环氧基团与羧基的摩尔比为(1～3):1，所述10-十一烯酸和十二烷二酸的摩尔比为(1～6):1。

3.根据权利要求1所述的一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中，加热温度为120℃，反应时间为1～8h，搅拌速度为200～220r/min，搅拌时间为10～15min。

4.根据权利要求1所述的一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述催化剂为四丁基溴化铵，所述催化剂的加入量为反应物质量的1％～4％。

5.根据权利要求1所述的一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述生物基环氧聚合物的环氧值为0.03～0.22mol/100g，所述生物基环氧聚合物的加入量为丙烯酸类单体和苯乙烯总质量的10％～30％，所述丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的加入质量比为1:(6～10.5):(4.5～9):(4.5～9)。

6.根据权利要求1所述的一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述复配型乳化剂为0.5％～3.5％的平平加和3.5％～0.5％的十二烷基硫酸钠，引发剂为过硫酸铵溶液，加入量为反应物总质量的0.8％。

7.根据权利要求1所述的一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中，搅拌速度为250～300/min，加热温度为80℃，反应时间为2～3h，所述ph值调节至7。

8.根据权利要求1所述的一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述生物基环氧-聚丙烯酸酯复合乳液的固含量为30％，所述生物基环氧-聚丙烯酸酯复合乳液的软硬单体比为(4～7):(6～3)。

9.根据权利要求1所述的一种生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述干燥过程为在60℃下固化，后转移至室温干燥12h。

10.一种权利要求1～9任一项所述制备方法制得的生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层，其特征在于，所述生物基环氧-聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层的厚度为0.300mm。

技术总结
本发明公开了一种生物基环氧‑聚丙烯酸酯复合防腐蚀涂层及其制备方法，包括：将环氧大豆油、10‑十一烯酸和十二烷二酸混合，搅拌，加热，待混合液澄清透明后加入催化剂，得到支化网络结构的生物基环氧聚合物；将生物基环氧聚合物、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和复配型乳化剂搅拌均匀，预乳化，搅拌，加热，缓慢滴加引发剂溶液，保温，降至室温并调节pH，获得生物基环氧‑聚丙烯酸酯复合乳液；将生物基环氧‑聚丙烯酸酯复合乳液喷涂于金属表面，干燥，得到复合防腐蚀涂层。本发明一方面从源头解决了材料有毒、有污染的问题；另一方面，环氧大豆油支链上具有多个环氧基团，便于后续开环反应构筑支化结构，从而提高涂层致密性。

技术研发人员：鲍艳,付娆,蔡儆,刘超,张文博
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12