[发明专利]一种海洋防污用水性聚氨酯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种海洋防污用水性聚氨酯及其制备方法，涉及海洋防污材料技术领域。本发明提供的一种海洋防污用水性聚氨酯及其制备方法，通过将丙三醇及长烷链二元羧酸反应得到的端羧基长侧链二元醇，再将聚醚二元醇与含酯键化合物反应得到聚醚酯，再将该聚醚酯与二异氰酸酯、二羟甲基海因、端羧基长侧链二元醇共同反应得到预聚物，经中和、乳化、扩链得到海洋防污用水性聚氨酯，可解决水性聚氨酯容易发生凝胶现象导致稳定性较差，耐水性较差的技术问题，达到提高水性聚氨酯稳定和耐水性的技术效果。

技术领域

本发明涉及海洋防污用材料技术领域，特别涉及一种水性聚氨酯及其制备方法和应用。

背景技术

随着海洋经济活动的日益发展，海洋装备及仪器中弹性材质广泛应用。目前海洋装备及仪器中弹性材质也同样收到海洋污损生物附着的影响，因此亟需开发适用于弹性材质的海洋防污涂料。传统的丙烯酸自抛光防污涂层由于弹性不足，因而不适用于弹性材质的海洋防污。

相关技术提供的海洋防污涂料，尤其是针对弹性基材的海洋防污涂料中，水性聚氨酯的亲水基团过多，导致其对应的海洋防污涂层在长期海水浸泡过程中很容易发生溶胀，进而与环氧防腐树脂涂层分离脱落，无法适用于长期海洋行驶。为了提高海洋防污涂层与环氧防腐树脂涂层的附着强度，相关技术在水性聚氨酯的制备工艺中加入交联剂与亲水基团反应，但该种方案导致造成树脂材料无法匀速降解，使得海洋防污涂层的防污期效降低。

发明内容

针对相关技术存在的上述问题，本发明提供了一种海洋防污用水性聚氨酯及其制备方法，通过制备工艺的创新设计引入端羧基长侧链二元醇，并在聚氨酯主链引入二羟甲基海因，使得制备所得水性聚氨酯兼具良好耐海水浸泡性和成膜稳定性。本发明的技术方案如下：

根据本发明实施例的第一个方面，提供一种海洋防污用水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

将1.5~3重量份丙三醇、11~13重量份三苯氯甲烷及5~7重量份吡啶于50°C反应5h得到反应产物，然后将所述反应产物经减压蒸馏处理后溶于二氯甲烷，再经碳酸氢钠及去离子水洗涤得到第一有机相，将所述第一有机相干燥后继续进行减压蒸馏处理，再重结晶干燥得到第一反应产物；

将所述第一反应产物与3.8~5.6重量份二元羧酸于200°C~220°C反应3~4h得到第二反应产物，然后将所述第二反应产物经减压蒸馏处理后溶于二氯甲烷，并滴加冰乙酸及浓盐酸，于冰水浴中反应4~5h得到第三反应产物，再将所述第三反应产物置于饱和碳酸氢钠水溶液中进行分液得到水相和第二有机相，将所述水相和第二有机相经氯仿洗涤后，合并有机相干燥并减压浓缩，经柱层析得到端羧基长侧链二元醇；

将10重量份聚醚二元醇、13~16重量份含酯键化合物及0.03重量份催化剂于120°C~130°C反应2~3h后，降温至80~90°C，再加入14~20重量份二异氰酸酯继续反应2~3h，然后加入3~5重量份所述端羧基长侧链二元醇及2~3重量份二羟甲基海因继续反应2~3h，再加入1.1~1.9重量份中和剂反应0.5~1h后降温至5~10°C，加入100~150重量份去离子水并高速搅拌3~5min，再缓慢滴加1.7~3重量份扩链剂继续高速搅拌1~2h，得到海洋防污用水性聚氨酯。

在一个优选的实施例中，所述丙三醇的重量份为2，所述三苯氯甲烷的重量份为12，所述吡啶的重量份为6。

在一个优选的实施例中，所述二元羧酸为辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、十四烷二酸中至少一种。

在一个优选的实施例中，所述催化剂为辛酸亚锡、氧化锌、氯化亚锡中至少一种。

在一个优选的实施例中，所述聚醚二元醇为聚四氢呋喃醚多元醇PTMG、聚环氧丙烷多元醇PPG中至少一种，所述聚醚二元醇的数均分子量为500~1000。

在一个优选的实施例中，所述含酯键化合物为乙交酯、丙交酯、戊内酯及己内酯中至少一种。