一种酞菁基磺酸掺杂聚苯胺防腐涂料制造技术

本发明专利技术公开了一种酞菁基磺酸掺杂聚苯胺防腐涂料，由如下方法制备得到，1）本征态聚苯胺的合成；2）酞菁基磺酸掺杂聚苯胺的合成：取本征态聚苯胺用N,N-二甲基甲酰胺充分溶解，然后加入酞菁基磺酸溶液，于60~70℃下反应10~15小时后，用蒸馏水洗涤至滤液无色，固体真空干燥即得到酞菁基磺酸掺杂聚苯胺；3）聚苯胺防腐蚀涂料的制备：在室温下，将酞菁基磺酸掺杂聚苯胺、水性环氧树脂溶液、流平剂和消泡剂混合，在1500r/min下分散10分钟，过滤，加入固化剂和稀释剂充分混合即得到需要的防腐涂料。本发明专利技术能够有效克服脱掺杂现象、制备简单、附着力好、防腐性能优异。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种酞菁基磺酸掺杂聚苯胺防腐涂料，由如下方法制备得到，1）本征态聚苯胺的合成；2）酞菁基磺酸掺杂聚苯胺的合成：取本征态聚苯胺用N,N-二甲基甲酰胺充分溶解，然后加入酞菁基磺酸溶液，于60~70℃下反应10~15小时后，用蒸馏水洗涤至滤液无色，固体真空干燥即得到酞菁基磺酸掺杂聚苯胺；3）聚苯胺防腐蚀涂料的制备：在室温下，将酞菁基磺酸掺杂聚苯胺、水性环氧树脂溶液、流平剂和消泡剂混合，在1500r/min下分散10分钟，过滤，加入固化剂和稀释剂充分混合即得到需要的防腐涂料。本专利技术能够有效克服脱掺杂现象、制备简单、附着力好、防腐性能优异。【专利说明】一种酞菁基磺酸掺杂聚苯胺防腐涂料
本专利技术涉及防腐涂料，具体指一种酞菁基磺酸掺杂聚苯胺防腐蚀涂料，能够用于铁基材料的防腐处理，属于涂料
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技术介绍
1985年De Berry发现聚苯胺对铁基金属具有防护作用，在金属表面涂上聚苯胺涂料之后，能够有效阻止空气、水和盐分发挥作用，遏止金属生锈和腐蚀，而且这种涂料具有无毒、用量低、密度小、与有机树脂的配伍性能好、使用方便的特点，具有普通涂料不可比拟的特性，如抗划伤、抗点蚀及防止海生物附着等，这些优良的特性开拓了聚苯胺涂料在严酷条件下的防腐应用，如航海、航天等领域。聚苯胺防腐涂料的制备一般有以下三种方法:1、电化学聚合法，即通过电化学聚合反应直接在金属电极表面沉积聚苯胺涂层的方法，但这种方法难以用于较大的金属部件，应用受限；2、共溶法，即通过聚苯胺与传统的聚合物溶剂形成共溶物进行涂覆，待溶剂挥发后形成涂层，这种方法存在聚苯胺在普通溶剂中溶解度小、附着力差的缺点，而高沸点溶剂N-甲基吡咯烷酮又比较昂贵，且毒性较大；3、共混法，聚苯胺与常规涂料成膜物质如环氧树脂、聚丙烯酸树脂等混合使用进行涂覆，这种方法制备的防腐涂料不仅性能优异而且附着力和对水的屏蔽作用都优于前两种方法。本征态、完全氧化和完全还原态的聚苯胺是不导电的，只有是不完全氧化态或者不完全还原态时，才具有导电性能；另一方面由于本征态聚苯胺化学结构中苯式和醌式结构以1:1比例交替存在，高分子链间通过氢键等相互作用，使聚苯胺本身在常规溶剂中溶解度非常低。聚苯胺 链中醌式结构中双键氮和酸进行掺杂获得具有导电性的聚苯胺，通常采用的掺杂剂为无机酸如盐酸、硫酸等，有机酸如苦味酸、丙烯酸等。由于小分子酸掺杂的聚苯胺稳定性和可溶性都很差，因而开发了樟脑磺酸、对甲基苯磺酸、十二烷基苯磺酸等有机磺酸掺杂聚苯胺，大大提高了掺杂态聚苯胺在有机溶剂中的溶解性，但这类常规有机磺酸掺杂聚苯胺在N-甲基吡咯烷酮会发生脱掺杂效应。封伟等报道了用酞菁铜磺酸对本征态聚苯胺分别在水相和油相中进行掺杂，获得了具有酞菁功能基聚苯胺的分子结构，该聚合物具有优良的溶解性能和成膜能力，但其主要研究的光电性能，并未作涂料方面的尝试。黄美荣等将聚苯胺水性微乳液和环氧树脂共混作为底漆，然后与环氧树脂面漆复合制成防腐涂料，该涂料不使用有机溶剂，是一种环境友好型涂料，其中掺杂剂为十二烷基苯磺酸，树脂为EP-618。然而该涂料由面漆和底漆两部分组成，涂装工艺要求较高。中国专利技术专利CN 201010226027.4提供了一种耐脱掺杂性染料掺杂聚苯胺及其制备方法和应用，即利用含磺酸基等可掺杂基团的染料来掺杂聚苯胺，掺杂剂中引入氨基、烷胺基和偶氮基等基团改善掺杂聚苯胺的耐脱掺杂能力，该类染料掺杂聚苯胺在N-甲基吡咯烷酮中具有较好的溶解性或分散性，易于形成聚苯胺导电涂层，通过含磺酸基、羧酸基或金属配位基的可掺杂染料对聚苯胺进行掺杂改性，制备出染料掺杂的导电聚苯胺材料，应用于金属防腐、环保处理、催化材料、光电材料、导电塑料等领域。该专利申请保护的染料掺杂聚苯胺主要采用共溶法制备聚苯胺防腐涂料，存在溶解度小、附着力差、成本高的缺点。通过上述背景介绍可以看出，现有的聚苯胺通常采用无机酸和有机磺酸两大类掺杂剂进行掺杂，无机酸掺杂虽然可以得到电导率较高的聚苯胺，但是其溶解性能和环境稳定性较差；有机小分子磺酸掺杂的聚苯胺既含非极性基团，又含极性基团，大大提高了掺杂聚苯胺的环境稳定性和在溶剂中的溶解性，但目前这些有机磺酸掺杂聚苯胺在溶剂中会发生脱掺杂现象，降低了导电率，限制了聚苯胺防腐涂料的使用。
技术实现思路
针对现有聚苯胺防腐涂料导电率低、存在脱掺杂现象和涂装工艺复杂等问题，本专利技术提供一种有效克服脱掺杂现象、制备简单、附着力好、防腐性能优异的酞菁基磺酸掺杂聚苯胺防腐涂料。本专利技术的技术方案是这样实现的: 一种酞菁基磺酸掺杂聚苯胺防腐涂料，由如下方法制备得到， 1)本征态聚苯胺的合成:首先称取苯胺单体于反应器中，然后向反应器中加入浓度为I mol/1的盐酸，搅拌均匀后加入二甲苯，再搅拌以形成均匀的乳白色乳液，向体系中缓慢滴加氧化剂，于20°C以下恒温反应5~7小时，产物经破乳后减压过滤，并用蒸馏水洗涤至滤液无色；将过滤后的产物加入8% (V/V)的氨水处理10~24小时，pH值7~8，减压抽虑，滤饼干燥即得到本征态聚苯胺；其中苯胺单体、盐酸、氧化剂和氨水的体积比为1: 10~25: 1.2~1.8: 30~ 40，二甲苯的体积为盐酸体积的1/4 ; 2)酞菁基磺酸掺杂聚苯胺的合成:取本征态聚苯胺用N，N-二甲基甲酰胺充分溶解，然后加入一定量的酞菁基磺酸溶液，聚苯胺和酞菁基磺酸的质量比为1: 2~5;于60~70°C下反应10~15小时后，用蒸馏水洗涤至滤液无色，固体真空干燥即得到酞菁基磺酸掺杂聚苯胺； 3)聚苯胺防腐蚀涂料的制备:在室温下，将酞菁基磺酸掺杂聚苯胺、水性环氧树脂溶液、流平剂和消泡剂混合，在1500 r/min下分散10分钟，过滤，加入固化剂和稀释剂充分混合即得到需要的防腐涂料；其中，水性环氧树脂溶液的粘度400mPa-s,固含量38_42%，pH为7~9;酞菁基磺酸掺杂聚苯胺、水性环氧树脂溶液、流平剂、消泡剂、固化剂和稀释剂的体积比为 9 ~18: 70 ~90: 0.25 ~0.45: 0.5 ~1.5:1 ~2: 30 ~50。步骤I)中所述的苯胺单体经二次蒸馏提纯得到，氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或三氯化铁的一种。步骤2)中所述的酞菁基磺酸为铜酞菁二磺酸、钴酞菁二磺酸、铜酞菁四磺酸或钴酞菁四磺酸的一种。步骤3)中的流平剂为毕克化学公司生产的BYK-3XX系列中的一种，固化剂为甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，消泡剂为二甲基硅油或BYK-020、BYK-028，稀释剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚或乙二醇丁醚中的一种。相比现有技术，本专利技术具有以下优点: 酞菁基磺酸具有分子结构稳定、水溶性好、氢离子电离化能力强的特点，能够非常容易地将其引入到聚苯胺链上，大幅度的提高聚苯胺的电导率；另一方面，采用环氧树脂与酞菁基磺酸掺杂聚苯胺共混制备的防腐涂料，不仅具有优异的防腐蚀性能，而且具有制备简单、价格低廉的优点，能够用于铁基材料的防腐蚀应用。【具体实施方式】本专利技术的酞菁基磺酸掺杂聚苯胺防腐涂料，采用酞菁基磺酸掺杂聚苯胺作填料，与环氧树脂采用共混法制备得到。具体制备过程如下: 1)本征态聚苯胺的合成:首先称取苯胺单体于反应器中，然后向反应器中加入浓度为Imol/1的盐酸，搅拌均匀后加入二甲苯，再搅拌以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酞菁基磺酸掺杂聚苯胺防腐涂料，其特征在于，由如下方法制备得到，1）本征态聚苯胺的合成：首先称取苯胺单体于反应器中，然后向反应器中加入浓度为1 mol/l的盐酸，搅拌均匀后加入二甲苯，再搅拌以形成均匀的乳白色乳液，向体系中缓慢滴加氧化剂，于20℃以下恒温反应5 ~ 7 小时，产物经破乳后减压过滤，并用蒸馏水洗涤至滤液无色；将过滤后的产物加入8%（V/V）的氨水处理10 ~ 24小时，pH值7 ~ 8，减压抽虑，滤饼干燥即得到本征态聚苯胺；其中苯胺单体、盐酸、氧化剂和氨水的体积比为1 : 10 ~ 25 : 1.2 ~ 1.8 : 30 ~ 40，二甲苯的体积为盐酸体积的1/4；2）酞菁基磺酸掺杂聚苯胺的合成：取本征态聚苯胺用N,N‑二甲基甲酰胺充分溶解，然后加入一定量的酞菁基磺酸溶液，聚苯胺和酞菁基磺酸的质量比为1 : 2 ~ 5；于60 ~ 70℃下反应10 ~ 15小时后，用蒸馏水洗涤至滤液无色，固体真空干燥即得到酞菁基磺酸掺杂聚苯胺；3）聚苯胺防腐蚀涂料的制备：在室温下，将酞菁基磺酸掺杂聚苯胺、水性环氧树脂溶液、流平剂和消泡剂混合，在1500 r/min下分散10 分钟，过滤，加入固化剂和稀释剂充分混合即得到需要的防腐涂料；其中，水性环氧树脂溶液的粘度400mPa·s，固含量38‑42%，pH为 7 ~ 9；酞菁基磺酸掺杂聚苯胺、水性环氧树脂溶液、流平剂、消泡剂、固化剂和稀释剂的体积比为9 ~ 18 : 70 ~ 90 : 0.25 ~ 0.45 : 0.5 ~ 1.5 : 1 ~ 2 : 30 ~ 50。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李明田，杨瑞嵩，王莹，附青山，崔学军，金永中，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川;51