一种具有生物降解性质的高效防腐涂料

石油原料的快速消耗以及价格升高,使通过生物可再生资源合成聚氨酯(PU)成为关注的焦点。在各种生物原料中,植物油,如葵花油、花生油、蓖麻油、亚麻籽油、玉米油、大豆油等由于独特的结构、合理的价格与易于化学修饰等而受到极大关注。

近年来,将腰果中提取的果壳油,称为腰果壳油(CNSL)作为构筑单元已成功合成了PU。CNSL是腰果食品工业的废弃物,含有大量具有高度疏水脂肪链 的反应性酚类衍生物,如腰果酚、腰果二酚、2-甲基腰果二酚、腰果酸等。前期的文献报道了采用CNSL制备可溶性酚醛树脂与酚醛树脂清漆,这些材料一般作为热固性树脂用于制备生物复合材料。

CNSL也用于制备具有理想性质的可持续发展PU材料。例如,Liu等开发了含有多臂腰果酚(CNSL的组分之一)的丙烯酸酯类UV-固化涂料。Wang与Zhou等采用基于腰果酚的多醇合成了机械性质良好 的PU涂料。Kathalewar等报告了采用腰果酚二甘油醚合成无二异氰酸酯的PU涂料。尽管他们使用了绿色合成方法,但所得PU的力学性质较差,因而限制了其应用。Suresh和Kishanprasad制备了不同的二元/三元醇,并将其与亚甲基二苯二异氰酸酯(MDI)反应以合成PU。Suresh用腰果酚改性的多醇合成了硬质PU泡沫材料。虽然这些研究都报告成功合成了PU,但腰果酚复杂的改性过程使其应用受限。此外,许多研究没有报告所得PU作为活性表面涂料的力学性质。

金属基材的防腐是政府及相关企业面临的最大挑战和经济负担。每年用于保 护基于金属的物品要花费数十亿美元。据报道,由于金属受到腐蚀,印度、美国分别要损失GDP的4-5%、6.2%。因此,亟需开发防腐聚合物涂料以防止如此巨大的损失,延长金属产品的使用寿命。如前所述,由于多功能性及良好的性质,PU 广泛用作表面涂料。其性质易于通过结构与组分改性而调节。此外,通过合理设计可使涂料具有表面疏水性与自愈合性质,从而延长防腐涂料的使用寿命。

印度Tezpur大学的Niranjan Karak等人采用生物原材料,如腰果壳油、酸-甘油二聚体改性的多元醇、基于葵花油的甘油单酯,以及其它原料,包括双羟烷基聚二甲基硅氧烷、聚ε-己内酯、二醇、2, 4/2, 6-甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等制备了含不同组分的PUs。所得PUs具有良好的机械性质、热性质、表面疏水性(静态接触角112.3-121.2°)、优良的微波响应自愈合性质(72-89 s)、生物降解性和良好的耐腐蚀性(腐蚀速率:8.76×10-5 mm/y)。此外,即使在受到机械损伤修复后,该PU涂料还能保持其防腐性,并能降低已腐蚀低碳钢板的腐蚀速率。

参考文献:Tuhin Ghosh, Niranjan Karak, Cashew nut shell liquid terminated self-healable polyurethane as an effective anticorrosive coating with biodegradable attribute, Progress in Organic Coatings, 2020, 139, 105472.

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