一种耐腐蚀高分子复合防水涂料及其制备方法与流程

本发明是一种耐腐蚀高分子复合防水涂料及其制备方法，涉及高分子涂料。

背景技术：

1、防水涂料是保障基材免受水、盐雾、酸碱等腐蚀介质侵蚀的核心功能材料，在建筑、化工、交通、海洋工程等领域应用广泛。随着工程服役环境日趋严苛，行业对涂料的防腐等级、耐候寿命、环保性能与施工适配性提出了更高要求。

2、现有技术中，树脂体系单一，刚柔失衡且环保性不足：单一水性聚氨酯涂料柔韧性优异，但耐化学介质性与附着力偏弱；单一环氧树脂涂料刚性强、耐蚀性好，但低温易开裂、延伸率低。多数复合体系仍以石油基树脂与固化剂为主，生物碳含量低，部分产品仍含挥发性有机溶剂，不符合绿色涂料发展趋势。聚苯胺作为典型的导电防腐填料，已被应用于防腐涂料中，但现有掺杂剂多为十二烷基苯磺酸、石油基磺酸类物质，仅能有限改善水分散性，无法同时实现与聚氨酯、环氧双基体的界面相容，也难以对金属基材形成螯合钝化作用，防腐增效不显著，且环保性欠佳。纳米二氧化硅是常用的物理屏蔽增强填料，但现有技术多采用单一硅烷偶联剂改性，仅能适配单一树脂基体；在聚氨酯-环氧双组分复合体系中，界面结合力弱，易出现团聚与相分离，不仅无法发挥致密屏蔽作用，反而会形成涂膜缺陷，降低防腐与力学性能。多数防腐防水涂料未针对外露服役场景设计耐候体系，在紫外光、温变、雨水交替作用下易出现粉化、失光、降解，导致防水防腐性能快速衰减，无法直接用于屋面、户外设施等无保护层场景，需额外铺设保护层，增加工程成本。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种耐腐蚀高分子复合防水涂料及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、一种耐腐蚀高分子复合防水涂料及其制备方法，按重量份计，包括以下组分：

4、水性聚氨酯分散体45-65份、腰果酚基水性环氧树脂乳液20-35份、腰果酚改性胺固化剂8-15份、植酸掺杂聚苯胺水分散液5-12份、氨基硅烷改性纳米二氧化硅6-14份、磷酸锌3-8份、气相二氧化硅2-5份、受阻胺光稳定剂0.5-2份、苯并三唑类紫外吸收剂0.5-2份、消泡剂0.3-1份、流平剂0.3-1份、去离子水10-25份；

5、所述植酸掺杂聚苯胺为以植酸为掺杂剂，通过植酸分子中的磷酸基团与聚苯胺链上的亚胺氮原子形成静电相互作用和多重氢键制得的掺杂态聚苯胺；

6、所述氨基硅烷改性纳米二氧化硅为经γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷双偶联剂协同改性处理的纳米二氧化硅。

7、作为优选的，所述腰果酚基水性环氧树脂乳液由腰果酚缩水甘油醚与双酚a型环氧树脂按质量比（0.2-0.5）:1混合后，经非离子型乳化剂乳化、相反转法制备而成，固含量为40%-55%，粒径为100-500nm。

8、作为优选的，所述腰果酚改性胺固化剂由腰果酚、多乙烯多胺和甲醛通过曼尼希缩合反应制得，胺值为250-350mgkoh/g；所述多乙烯多胺选自二乙烯三胺或三乙烯四胺。

9、作为优选的，所述水性聚氨酯分散体为聚醚型水性聚氨酯分散体，由聚四氢呋喃醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和乙二胺制备而成，固含量为30%-50%，粒径为50-200nm。

10、作为优选的，所述植酸掺杂聚苯胺水分散液的制备方法包括：

11、（a）在0-5℃下，以过硫酸铵为氧化剂，在盐酸水溶液中将苯胺氧化聚合，得到盐酸掺杂聚苯胺；

12、（b）将所述盐酸掺杂聚苯胺分散于水中，加入植酸溶液，控制植酸与聚苯胺的质量比为（0.3-1.0）:1，室温下搅拌反应12-24h，得到植酸掺杂聚苯胺；

13、（c）将植酸掺杂聚苯胺分散于含分散剂的去离子水中，超声分散，制得固含量为8%-15%的植酸掺杂聚苯胺水分散液。

14、作为优选的，所述氨基硅烷改性纳米二氧化硅的制备方法包括：

15、（a）将纳米二氧化硅分散于去离子水与无水乙醇的混合溶剂中，超声分散，调节ph至4.0-5.0，50-70℃搅拌活化；

16、（b）加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，两者质量比为（1-3）:1，总用量为纳米二氧化硅质量的5%-15%，70-80℃搅拌反应4-6h，洗涤、干燥，得到氨基硅烷改性纳米二氧化硅。

17、作为优选的，所述受阻胺光稳定剂选自双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯或聚[[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]]；

18、所述苯并三唑类紫外吸收剂选自2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑或2-(2h-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚。

19、作为优选的，按重量份计，包括水性聚氨酯分散体55份、腰果酚基水性环氧树脂乳液28份、腰果酚改性胺固化剂12份、植酸掺杂聚苯胺水分散液8份、氨基硅烷改性纳米二氧化硅10份、磷酸锌5份、气相二氧化硅3份、受阻胺光稳定剂1份、苯并三唑类紫外吸收剂1份、消泡剂0.5份、流平剂0.5份、去离子水18份。

20、根据本发明的另一个方面，提供了一种耐腐蚀高分子复合防水涂料的制备方法，采用所述的耐腐蚀高分子复合防水涂料，包括以下步骤：

21、s1：将去离子水、消泡剂、流平剂低速搅拌混合，加入气相二氧化硅高速分散，再加入磷酸锌和氨基硅烷改性纳米二氧化硅高速分散，得到预混料浆；

22、s2：将水性聚氨酯分散体与腰果酚基水性环氧树脂乳液搅拌混合，加入腰果酚改性胺固化剂搅拌均匀；

23、s3：搅拌状态下将植酸掺杂聚苯胺水分散液加入步骤s2的混合体系中，搅拌均匀；

24、s4：将步骤s1的预混料浆加入步骤s3的混合体系中，搅拌混合；

25、s5：加入受阻胺光稳定剂和苯并三唑类紫外吸收剂，搅拌均匀后调节ph和黏度；

26、s6：过滤、灌装，即得成品。

27、作为优选的，步骤s1中高速分散转速为1000-1500rpm，分散时间为20-30min；步骤s2-s5中搅拌转速为500-800rpm；全程制备温度控制在15-35℃。

28、本发明的有益效果：

29、通过水性聚氨酯提供柔韧性与低温抗裂性，腰果酚基水性环氧提供高附着力与耐化学介质性，二者复配形成互穿交联网络，解决了单一树脂“刚柔失衡”的问题；同时腰果酚改性胺固化剂为生物基组分，提升环保性的同时，与双树脂匹配性更优，交联密度更高。

30、植酸作为生物基掺杂剂，通过磷酸基团与聚苯胺形成静电作用和多重氢键，大幅提升水分散性；同时植酸可与金属基材表面形成螯合钝化膜，结合聚苯胺的电化学防腐作用，实现物理屏蔽、电化学钝化、界面螯合三重防腐，耐盐雾性能提升。

31、采用氨基硅烷与环氧基硅烷协同改性纳米二氧化硅，同时引入氨基与环氧官能团，可分别与水性聚氨酯的羧基、环氧树脂的环氧基发生化学键合，在双树脂基体中形成稳定的界面结合，避免相分离；纳米粒子均匀分散后延长腐蚀介质渗透路径，同时提升涂膜拉伸强度与耐磨性。

32、受阻胺光稳定剂与苯并三唑紫外吸收剂协同作用，通过自由基捕获与紫外吸收双重机制，抑制涂膜光氧老化，解决了传统防腐防水涂料不耐外露的问题，可直接用于屋面、户外设施等无保护层场景。

33、全程以水为分散介质，不含有机溶剂，voc含量低；腰果酚、植酸等生物基组分占比高，符合绿色涂料发展趋势，施工与使用过程环境友好。