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【涂料科普】樹枝狀聚合物在防腐涂料中的應(yīng)用

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樹枝狀分子(Dendritic Macromolecule)是一種新型高分子材料,它是一種以小分子為生長點(diǎn),向四周輻射增長,最終形成具有內(nèi)部空腔和大量分支的球形結(jié)構(gòu)。由于反應(yīng)步驟的可控制性,所得的大分子具有高度分支的精確結(jié)構(gòu)。


因此樹枝形分子具有以下優(yōu)異性能:

1、良好的流動(dòng)性能,有利于加工成型;

2、容易成膜,已在膜科學(xué)方面進(jìn)行了大量研究;

3、不易結(jié)晶,由其高度支化的結(jié)構(gòu)決定;

4、表面官能團(tuán)的多功能性,源于表面有大量官能團(tuán);

5、獨(dú)特的密度與密度分布,已發(fā)現(xiàn)隨分子質(zhì)量的增加其密度出現(xiàn)極小值;

6、獨(dú)特的粘度行為,已發(fā)現(xiàn)其特性粘度隨分子質(zhì)量的增長而增加,且出現(xiàn)最大值;

7、獨(dú)特的折光指數(shù)增量,發(fā)現(xiàn)折光指數(shù)增量隨分子質(zhì)量的增加出現(xiàn)最大值;

8、具有良好的熱穩(wěn)定性。

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據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1萬億美元,腐蝕在給經(jīng)濟(jì)造成巨大損失的同時(shí),還會(huì)帶來資源的巨大消耗,加劇環(huán)境污染,因此防腐蝕研究越來越受到世界各國的重視。


目前英國的IP,丹麥的Hempel,挪威的Jotun等幾家大公司推出的長效防腐涂料產(chǎn)品占據(jù)了我國海洋防腐涂料的主要市場。此外,將多異氰酸酯互相混合,使之發(fā)生反應(yīng)形成具有優(yōu)異的耐腐蝕性、化學(xué)性、耐磨性的聚氨酯涂層,其反應(yīng)過程較為迅速,形成的漆膜能夠達(dá)到一毫米厚,反應(yīng)為高分子材料的聚合過程放熱,因此在冬季及需要快速完成防腐處理的環(huán)境應(yīng)用較多。聚氨酯重防腐涂料具有應(yīng)用適應(yīng)性較強(qiáng)、更加環(huán)保且具有較強(qiáng)附著力與耐磨性、耐腐蝕壽命特別長(甚至長達(dá)50年)等諸多優(yōu)點(diǎn),純固態(tài)聚氨酯重防腐涂料在海洋石油平臺(tái)和儲(chǔ)油罐等裝備中的應(yīng)用非常廣泛,且很多船舶也都使用這種涂料進(jìn)行防腐。


鑒于此,樹枝狀大分子特別適合用于新型環(huán)保涂料的開發(fā)與應(yīng)用。將樹枝狀聚合物作為基體進(jìn)行新型防腐涂料的開發(fā),表現(xiàn)出了需要其他優(yōu)異性能。


Vikas V. Git等報(bào)道了一種采用芳族二異氰酸酯( MDI )和G0樹枝狀PAMAM通過界面聚合形成聚脲微膠囊(20~270 μm)的新方法,這種樹枝狀PAMAM具有能夠形成交聯(lián)聚脲殼壁的幾個(gè)氨基。


使用樹枝狀聚合物作為制備微膠囊反應(yīng)物之一的主要目的,是利用其表面具有的胺官能團(tuán),通過交聯(lián)結(jié)構(gòu)和與聚合物粘合劑的化學(xué)鍵合更好的界面相互作用,在其表面形成具有自修復(fù)性能和良好強(qiáng)度性能的殼封裝結(jié)構(gòu)。他們將該樹枝狀產(chǎn)品與聚氨酯按照一定比例得到具有防腐和自愈合功能的新型涂料。


高性能、高固含量、低揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)多功能涂料在材料的保護(hù)和裝飾中有著廣泛的應(yīng)用。Rajnish Kumar等采用三乙醇胺(A3)為核心,與丁二酸酐按照1:3的比例通過酯縮合反應(yīng)得到了三官能度的TESA(B3),之后在將TESA與三乙醇胺通過A3 B3的方式在115℃條件下反應(yīng)40h得到端羥基的超支化聚酯TESATA。


他們在該新型超支化聚合物(HBP)基礎(chǔ)上,與氫化MDI以不同的比列在甲苯溶液中回流反應(yīng)合成了超支化聚氨酯(PU),該環(huán)境友好的超支化聚氨酯具有抗細(xì)菌、真菌、抗腐蝕等優(yōu)異性能。


Nagaraj Goud Ireni等研究了一種可用作優(yōu)異的NIR反射、高折射率和防腐蝕涂層多功能納米復(fù)合材料-納米TiO2/聚(硫代氨基甲酸酯-氨基甲酸酯)-脲的多功能納米復(fù)合涂層,并對其性能進(jìn)行了評估。這些性能與其結(jié)構(gòu)中含有的硫元素有明顯的相互關(guān)系。


TiO2納米顆粒(TiNP)用富含硫的超支化多元醇(SHBP)接枝以賦予表面官能化和積極參與網(wǎng)絡(luò)形成。UV-Vis-NIR研究和橢圓偏振測量結(jié)果表明,這些涂層顯示出的NIR反射(約90%)。該材料表現(xiàn)出良好的光學(xué)性質(zhì),在可見光區(qū)域的可觀透射率和550nm處的高折射率(>1.6)。另外,這些涂層在腐蝕條件下顯示出顯著的耐腐蝕性。

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深涂學(xué)簡介:根據(jù)深圳市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)〔2012〕13號(hào)“關(guān)于同意成立深圳市涂料技術(shù)學(xué)會(huì)的批復(fù)”和深圳市民政局〔2012〕265號(hào)“關(guān)于深圳市涂料技術(shù)學(xué)會(huì)成立登記的批復(fù)”等文件。深圳市涂料技術(shù)學(xué)會(huì)于2012年4月28日在深圳市正式成立。涂料技術(shù)學(xué)會(huì)成立會(huì)議聚集了全國涂料界知名企業(yè)以及相關(guān)人士共有400多人,吸引了200多家國內(nèi)外知名企業(yè)加入涂料學(xué)會(huì)。


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