1.本发明属于板材制备技术领域，具体地，涉及一种防腐蚀聚碳酸酯板材及其制备方法。


背景技术：

2.聚碳酸酯是分子链中含有碳酸酯基(-oroco-)的一类高分子聚合物的总称，随着r基种类的不同，可以分为脂肪族、脂环族、芳香族等聚碳酸酯，室温下，聚碳酸酯耐无机和有机的烯酸溶液、食盐溶液、饱和的溴化钾溶液；耐脂肪烃、环烷烃及大多数醇类和油类。但是，它不耐碱液、浓硫酸、浓硝酸、王水和糠醛等，烯的氢氧化钠水溶液能使它发生缓慢破坏，进入70℃的70％硝酸溶液中，一周后变黄，并发生尺寸和重量的变化。
3.聚碳酸酯板材机械强度高、耐蠕变性能好，即使在低温下，具有非常高的抗冲击强度，在较大温度范围内具有刚性保持力；但是其不耐腐蚀、容易老化，因此，提供一种防腐蚀聚碳酸酯板材是目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种防腐蚀聚碳酸酯板材，以解决上述背景技术中所提出的技术问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种防腐蚀聚碳酸酯板材的制备方法，包括以下步骤：
7.步骤1、将聚碳酸酯板用异丙醇和无水乙醇分别洗涤一次，再用去离子水清洗一次，然后于80℃下干燥1h，得到预处理聚碳酸酯板；
8.步骤2、将预处理聚碳酸酯板置于功率36w的uvc灯下，照射0.5h，得到表面改性聚碳酸酯板，其中紫外线波长范围为200nm-275nm；
9.步骤2、将表面改性聚碳酸酯板置于防腐涂料中，静置1min后取出，置于鼓风干燥箱中，于温度40℃恒温处理15min，然后升温至60℃固化2h，最后冷却至室温静置24h，得到防腐蚀聚碳酸酯板材。
10.进一步地，防腐涂料由以下步骤制成：
11.第一步、将乳化剂、单体和总质量2/3去离子水在25℃下搅拌混合30min，得到预乳化液；
12.第二步、将剩余去离子水和碳酸钠氢钠混合，加入体积1/3的预乳化液，升温至70℃，加入总质量1/2引发剂溶液，转速100-200r/min搅拌混合1h，得到种子乳液；
13.第三步、向种子乳液中加入剩余预乳化液和引发剂溶液，70℃下保温反应4-6h，反应结束后，用质量分数25％的氨水调节ph值为8，随后冷却至室温，得到防腐涂料。
14.其中乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠按照质量比1:1混合而成。
15.其中单体为甲基丙烯酸甲酯、改性蒙脱土、丙烯酸正丁酯、偶联剂kh-570、甲基丙烯酸十二氟庚酯按照质量比9.8-10.2：6.9-7.2：5.7-6.4：5.8-6.1：2.5-4.4混合而成。
16.其中引发剂溶液由过硫酸铵和去离子水按照1.1-1.5g：5ml混合而成。
17.进一步地，乳化剂、单体、去离子水、碳酸钠氢钠和引发剂溶液的用量比为1.1-1.3g：48.6-54.2g：30-40ml：3.3-3.7g：5-8ml。
18.进一步地，改性蒙脱土由以下步骤制成：
19.步骤a1、将2,4-二羟基二苯甲酮、乙酸乙酯、碳酸钾加入反应釜中，在转速为200-300r/min，温度为60-65℃的条件下，进行搅拌并滴加氯乙酸甲酯，进行反应5-8h，制得中间体1；
20.其中2,4-二羟基二苯甲酮、乙酸乙酯和氯乙酸甲酯的用量比为0.1mol：68-74ml：0.1mol，碳酸钾的用量为2,4-二羟基二苯甲酮和氯乙酸甲酯总质量的5-10％，利用2,4-二羟基二苯甲酮和氯乙酸甲酯在碱性条件下，发生消去氯化氢的反应，过滤，滤液旋蒸去除乙酸乙酯，得到中间体1，反应过程如下：
[0021][0022]
步骤a2、将中间体1、二乙醇胺和甲苯加入四口烧瓶中，在氮气保护下升温至60℃，加入koh，升温至80℃保温反应3h，反应结束后，冷却至60℃，加入冰醋酸调节ph值为5-6，加入蒸馏水洗涤后，分液，有机相旋蒸去除甲苯，得到中间体2；
[0023]
其中中间体1、二乙醇胺、甲苯和koh的用量比为0.04mol：0.06mol：50-70ml：0.45-0.51g，在koh的作用下使中间体1和二乙醇胺发生化学反应得到中间体2；
[0024]
步骤a3、将蒙脱土加入去离子水中充分溶解，加入四丁基溴化铵，在高速剪切机中以转速3000r/min下搅拌10min后，转移至6kw超声仪中进行强力超声10min，再转移至高速剪切机中处理20min后，加入质量分数10％的氯化钠溶液，继续剪切处理20min，静置2-4h，弃去上清液，沉淀用去离子水洗涤后，抽滤，滤饼于80℃下干燥至恒重，得到预处理蒙脱土；
[0025]
其中蒙脱土、去离子水、四丁基溴化铵和氯化钠溶液的用量比为10g：500-800ml：1ml：7.8-8.1ml，首先利用四丁基溴化铵对蒙脱土进行层间剥离，增加其表面积，然后利用蒙脱土较强的吸附能力和阳离子交换性能，使其表面富含正负电荷，得到预处理蒙脱土；
[0026]
步骤a4、将预处理蒙脱土、无水乙醇和去离子水加入三口烧瓶中，加入kh-560，频率45-50khz下超声分散20-40min，然后加入中间体2的乙醇溶液和三乙胺，转速200-300r/min条件下，反应2-4h，反应结束后，转速1000-1500r/min条件下离心20min，沉淀用去离子水洗涤3-5次，再于80℃下干燥至恒重，得到改性蒙脱土；
[0027]
其中预处理蒙脱土、无水乙醇、去离子水、kh-560和中间体2的乙醇溶液的用量比为5.1-6.2g：30ml：50ml：1.8-2.4g：2.8-3.4ml，三乙胺的用量为预处理蒙脱土质量的3-5％，中间体2的乙醇溶液由中间体2和无水乙醇按照1.1-1.3g：3ml混合而成，利用偶联剂kh-560对预处理蒙脱土改性，使其表面接枝环氧基长链，利用环氧基与羟基在碱性条件下发生开环反应，得到改性蒙脱土。
[0028]
进一步地，一种防腐蚀聚碳酸酯板材，由以上方法制备而成。
[0029]
本发明的有益效果：
[0030]
本发明提供一种防腐蚀聚碳酸酯板材，首先在uvc辐照下，使聚碳酸酯板材表面的
分子链发生化学反应，产生出更多的羟基、羧基活性基团，这些活性基团的产生，有利于聚碳酸酯板材基体与防腐涂料发生反应、形成化学键合，结合更加紧密，其中防腐涂料属于含氟的水性丙烯酸酯涂料，具有环保健康的特点，并且含有较长的f-c链，能够提高板材的疏水性、耐腐蚀性，并且防腐涂料中添加了改性蒙脱土，改性蒙脱土含有正负电荷，根据同性电荷相斥原理，能够排斥涂层中渗透进入的腐蚀正负离子的接近，延长腐蚀离子的扩散路径，从而提高其防腐性能，本发明中的改性蒙脱土上还接枝有中间体2，中间体2含有2,4-二羟基二苯甲酮结构，能够吸收紫外线，蒙脱土本身的层状结构对紫外线具有一定的屏蔽性，能够阻止腐蚀液和氧化性气体的进入，提高板材的防腐性能，因此，本发明制备的聚碳酸酯板材具有耐腐蚀、耐老化的特点。
具体实施方式
[0031]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]
实施例1
[0033]
本实施例提供一种防腐涂料，制备步骤如下：
[0034]
第一步、将乳化剂、单体和总质量2/3去离子水在25℃下搅拌混合30min，得到预乳化液；
[0035]
第二步、将剩余去离子水和碳酸钠氢钠混合，加入体积1/3的预乳化液，升温至70℃，加入总质量1/2引发剂溶液，转速100r/min搅拌混合1h，得到种子乳液；
[0036]
第三步、向种子乳液中加入剩余预乳化液和引发剂溶液，70℃下保温反应4h，反应结束后，用质量分数25％的氨水调节ph值为8，随后冷却至室温，得到防腐涂料。
[0037]
乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠按照质量比1:1混合而成，单体为甲基丙烯酸甲酯、改性蒙脱土、丙烯酸正丁酯、偶联剂kh-570、甲基丙烯酸十二氟庚酯按照质量比9.8：6.9：5.7：5.8：2.5混合而成，引发剂溶液由过硫酸铵和去离子水按照1.1g：5ml混合而成。
[0038]
其中，乳化剂、单体、去离子水、碳酸钠氢钠和引发剂溶液的用量比为1.1g：48.6g：30ml：3.3g：5ml。
[0039]
其中，改性蒙脱土由以下步骤制成：
[0040]
步骤a1、将0.1mol 2,4-二羟基二苯甲酮、68ml乙酸乙酯、碳酸钾加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为60℃的条件下，进行搅拌并滴加0.1mol氯乙酸甲酯，进行反应5h，制得中间体1，碳酸钾的用量为2,4-二羟基二苯甲酮和氯乙酸甲酯总质量的5％；
[0041]
步骤a2、将0.04mol中间体1、0.06mol二乙醇胺和50ml甲苯加入四口烧瓶中，在氮气保护下升温至60℃，加入0.45g koh，升温至80℃保温反应3h，反应结束后，冷却至60℃，加入冰醋酸调节ph值为5，加入蒸馏水洗涤后，分液，有机相旋蒸去除甲苯，得到中间体2；
[0042]
步骤a3、将10g蒙脱土加入500ml去离子水中充分溶解，加入1ml四丁基溴化铵，在高速剪切机中以转速3000r/min下搅拌10min后，转移至6kw超声仪中进行强力超声10min，再转移至高速剪切机中处理20min后，加入7.8ml质量分数10％的氯化钠溶液，继续剪切处
理20min，静置2h，弃去上清液，沉淀用去离子水洗涤后，抽滤，滤饼于80℃下干燥至恒重，得到预处理蒙脱土；
[0043]
步骤a4、将5.1g预处理蒙脱土、30ml无水乙醇和50ml去离子水加入三口烧瓶中，加入1.8g kh-560，频率45khz下超声分散20min，然后加入2.8ml中间体2的乙醇溶液和三乙胺，转速200r/min条件下，反应2h，反应结束后，转速1000r/min条件下离心20min，沉淀用去离子水洗涤3次，再于80℃下干燥至恒重，得到改性蒙脱土，三乙胺的用量为预处理蒙脱土质量的3％，中间体2的乙醇溶液由中间体2和无水乙醇按照1.1g：3ml混合而成。
[0044]
实施例2
[0045]
本实施例提供一种防腐涂料，制备步骤如下：
[0046]
第一步、将乳化剂、单体和总质量2/3去离子水在25℃下搅拌混合30min，得到预乳化液；
[0047]
第二步、将剩余去离子水和碳酸钠氢钠混合，加入体积1/3的预乳化液，升温至70℃，加入总质量1/2引发剂溶液，转速150r/min搅拌混合1h，得到种子乳液；
[0048]
第三步、向种子乳液中加入剩余预乳化液和引发剂溶液，70℃下保温反应5h，反应结束后，用质量分数25％的氨水调节ph值为8，随后冷却至室温，得到防腐涂料。
[0049]
乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠按照质量比1:1混合而成，单体为甲基丙烯酸甲酯、改性蒙脱土、丙烯酸正丁酯、偶联剂kh-570、甲基丙烯酸十二氟庚酯按照质量比9.9：7.1：5.9：5.9：3.4混合而成，引发剂溶液由过硫酸铵和去离子水按照1.3g：5ml混合而成。
[0050]
其中，乳化剂、单体、去离子水、碳酸钠氢钠和引发剂溶液的用量比为1.2g：51.2g：38ml：3.6g：7ml。
[0051]
其中，改性蒙脱土由以下步骤制成：
[0052]
步骤a1、将0.1mol 2,4-二羟基二苯甲酮、70ml乙酸乙酯、碳酸钾加入反应釜中，在转速为250r/min，温度为62℃的条件下，进行搅拌并滴加0.1mol氯乙酸甲酯，进行反应7h，制得中间体1，碳酸钾的用量为2,4-二羟基二苯甲酮和氯乙酸甲酯总质量的6％；
[0053]
步骤a2、将0.04mol中间体1、0.06mol二乙醇胺和60ml甲苯加入四口烧瓶中，在氮气保护下升温至60℃，加入0.49g koh，升温至80℃保温反应3h，反应结束后，冷却至60℃，加入冰醋酸调节ph值为5，加入蒸馏水洗涤后，分液，有机相旋蒸去除甲苯，得到中间体2；
[0054]
步骤a3、将10g蒙脱土加入700ml去离子水中充分溶解，加入1ml四丁基溴化铵，在高速剪切机中以转速3000r/min下搅拌10min后，转移至6kw超声仪中进行强力超声10min，再转移至高速剪切机中处理20min后，加入7.9ml质量分数10％的氯化钠溶液，继续剪切处理20min，静置3h，弃去上清液，沉淀用去离子水洗涤后，抽滤，滤饼于80℃下干燥至恒重，得到预处理蒙脱土；
[0055]
步骤a4、将5.7g预处理蒙脱土、30ml无水乙醇和50ml去离子水加入三口烧瓶中，加入1.9g kh-560，频率48khz下超声分散30min，然后加入3.1ml中间体2的乙醇溶液和三乙胺，转速250r/min条件下，反应3h，反应结束后，转速1200r/min条件下离心20min，沉淀用去离子水洗涤4次，再于80℃下干燥至恒重，得到改性蒙脱土，三乙胺的用量为预处理蒙脱土质量的4％，中间体2的乙醇溶液由中间体2和无水乙醇按照1.2g：3ml混合而成。
[0056]
实施例3
[0057]
本实施例提供一种防腐涂料，制备步骤如下：
[0058]
第一步、将乳化剂、单体和总质量2/3去离子水在25℃下搅拌混合30min，得到预乳化液；
[0059]
第二步、将剩余去离子水和碳酸钠氢钠混合，加入体积1/3的预乳化液，升温至70℃，加入总质量1/2引发剂溶液，转速200r/min搅拌混合1h，得到种子乳液；
[0060]
第三步、向种子乳液中加入剩余预乳化液和引发剂溶液，70℃下保温反应6h，反应结束后，用质量分数25％的氨水调节ph值为8，随后冷却至室温，得到防腐涂料。
[0061]
乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠按照质量比1:1混合而成，单体为甲基丙烯酸甲酯、改性蒙脱土、丙烯酸正丁酯、偶联剂kh-570、甲基丙烯酸十二氟庚酯按照质量比10.2：7.2：6.4：6.1：4.4混合而成，引发剂溶液由过硫酸铵和去离子水按照1.5g：5ml混合而成。
[0062]
其中，乳化剂、单体、去离子水、碳酸钠氢钠和引发剂溶液的用量比为1.3g：54.2g：40ml：3.7g：8ml。
[0063]
其中，改性蒙脱土由以下步骤制成：
[0064]
步骤a1、将0.1mol 2,4-二羟基二苯甲酮、74ml乙酸乙酯、碳酸钾加入反应釜中，在转速为300r/min，温度为65℃的条件下，进行搅拌并滴加0.1mol氯乙酸甲酯，进行反应8h，制得中间体1，碳酸钾的用量为2,4-二羟基二苯甲酮和氯乙酸甲酯总质量的10％；
[0065]
步骤a2、将0.04mol中间体1、0.06mol二乙醇胺和70ml甲苯加入四口烧瓶中，在氮气保护下升温至60℃，加入0.51g koh，升温至80℃保温反应3h，反应结束后，冷却至60℃，加入冰醋酸调节ph值为6，加入蒸馏水洗涤后，分液，有机相旋蒸去除甲苯，得到中间体2；
[0066]
步骤a3、将10g蒙脱土加入800ml去离子水中充分溶解，加入1ml四丁基溴化铵，在高速剪切机中以转速3000r/min下搅拌10min后，转移至6kw超声仪中进行强力超声10min，再转移至高速剪切机中处理20min后，加入8.1ml质量分数10％的氯化钠溶液，继续剪切处理20min，静置4h，弃去上清液，沉淀用去离子水洗涤后，抽滤，滤饼于80℃下干燥至恒重，得到预处理蒙脱土；
[0067]
步骤a4、将6.2g预处理蒙脱土、30ml无水乙醇和50ml去离子水加入三口烧瓶中，加入2.4g kh-560，频率50khz下超声分散40min，然后加入3.4ml中间体2的乙醇溶液和三乙胺，转速300r/min条件下，反应4h，反应结束后，转速1500r/min条件下离心20min，沉淀用去离子水洗涤5次，再于80℃下干燥至恒重，得到改性蒙脱土，三乙胺的用量为预处理蒙脱土质量的5％，中间体2的乙醇溶液由中间体2和无水乙醇按照1.3g：3ml混合而成。
[0068]
对比例1
[0069]
将实施例1中的改性蒙脱土去除，其余原料及制备过程不变。
[0070]
对比例2
[0071]
将实施例2中单体中的甲基丙烯酸十二氟庚酯去除，其余原料及制备过程不变。
[0072]
实施例4
[0073]
一种防腐蚀聚碳酸酯板材的制备方法，包括以下步骤：
[0074]
步骤1、将聚碳酸酯板用异丙醇和无水乙醇分别洗涤一次，再用去离子水清洗一次，然后于80℃下干燥1h，得到预处理聚碳酸酯板；
[0075]
步骤2、将预处理聚碳酸酯板置于功率36w的uvc灯下，照射0.5h，得到表面改性聚
碳酸酯板，其中紫外线波长范围为200nm；
[0076]
步骤3、将表面改性聚碳酸酯板置于实施例1的防腐涂料中，静置1min后取出，置于鼓风干燥箱中，于温度40℃恒温处理15min，然后升温至60℃固化2h，最后冷却至室温静置24h，得到防腐蚀聚碳酸酯板材。
[0077]
实施例5
[0078]
一种防腐蚀聚碳酸酯板材的制备方法，包括以下步骤：
[0079]
步骤1、将聚碳酸酯板用异丙醇和无水乙醇分别洗涤一次，再用去离子水清洗一次，然后于80℃下干燥1h，得到预处理聚碳酸酯板；
[0080]
步骤2、将预处理聚碳酸酯板置于功率36w的uvc灯下，照射0.5h，得到表面改性聚碳酸酯板，其中紫外线波长范围为265nm；
[0081]
步骤3、将表面改性聚碳酸酯板置于实施例2的防腐涂料中，静置1min后取出，置于鼓风干燥箱中，于温度40℃恒温处理15min，然后升温至60℃固化2h，最后冷却至室温静置24h，得到防腐蚀聚碳酸酯板材。
[0082]
实施例6
[0083]
一种防腐蚀聚碳酸酯板材的制备方法，包括以下步骤：
[0084]
步骤1、将聚碳酸酯板用异丙醇和无水乙醇分别洗涤一次，再用去离子水清洗一次，然后于80℃下干燥1h，得到预处理聚碳酸酯板；
[0085]
步骤2、将预处理聚碳酸酯板置于功率36w的uvc灯下，照射0.5h，得到表面改性聚碳酸酯板，其中紫外线波长范围为275nm；
[0086]
步骤3、将表面改性聚碳酸酯板置于实施例3的防腐涂料中，静置1min后取出，置于鼓风干燥箱中，于温度40℃恒温处理15min，然后升温至60℃固化2h，最后冷却至室温静置24h，得到防腐蚀聚碳酸酯板材。
[0087]
对比例3
[0088]
将实施例4中防腐涂料替换成对比例1中的防腐涂料，其余步骤不变。
[0089]
对比例4
[0090]
将实施例5中防腐涂料替换成对比例2中的防腐涂料，其余步骤不变。
[0091]
对比例5
[0092]
本对比例为东莞市瑞翔塑胶实业有限公司出售的防腐pc透明板。
[0093]
将实施例4-6和对比例3-5的聚碳酸酯板进行性能测试，测试过程如下：
[0094]
(1)弯曲测试：参照iso 178:2019方法a，试样80mm
×
9.9mm
×
3.9mm、测试速度为2mm/min跨距64mm，实验室环境条件：23
±
2℃，50
±
5％rh。
[0095]
(2)拉伸测试：参照iso-527-1:2012&iso 527-2:2012，测试条件：试样1a型、试样较窄部位宽度9.98mm、试样厚度3.9mm、测试速度50mm/min、标距75mm、初始夹具间距115mm，实验室环境条件：23
±
2℃，50
±
5％rh。
[0096]
(3)耐腐蚀性能：将各组试材置于质量分数10％的盐酸溶液中浸泡10d，然后取出，测试其质量变化，观察其是否溶胀，气泡，测试其耐酸性能，将各组试材置于质量分数10％的氢氧化钠溶液中浸泡10d，然后取出，测试其质量变化，观察其是否溶胀，气泡，测试其耐碱性能；
[0097]
(4)耐老化性能：用uv2000荧光紫外老化试验箱(uvb-313灯管)对各试样进行人工
老化试验，试验辐照强度0.55w/m2@340nm，试验温度50℃。试验周期7d，观察试样变化并测定其拉伸性能。
[0098]
测试结果如表1所示：
[0099]
表1
[0100][0101][0102]
由表1可以看出，实施例4-6的聚碳酸酯板材具有优异的力学性能的同时，还具有较好的耐腐蚀、耐老化性能，使聚碳酸酯板材的使用性能与服役寿命得到提升。
[0103]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0104]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。