改性纤维增强型防腐涂料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种改性纤维增强型防腐涂料、其制备方法与应用。所述改性纤维增强型防腐涂料包括基体树脂、石墨烯粉、滑石粉、硫代硫酸钠、钛白粉、多巴胺改性纤维、偶联剂，硅灰石粉和溶剂等组分。本发明专利技术的防腐涂料使用多巴胺改性聚合物短纤作为功能填料，既可通过多巴胺的改性增强聚合物短纤与树脂之间的结合力，亦可利用聚合物的韧性有效提高由该防腐涂料形成的涂层的耐冲击性能，使得该涂层用在海工设施的浪花飞溅区时，能够有效缓解浪花冲击造成的涂层疲劳开裂和剥离，特别是在浪花冲击拍打时，可以将冲击力有效吸收转化，避免冲击力对涂层造成疲劳损伤。同时本发明专利技术的防腐涂料制备方法简单，条件易控，适于大规模生产，具有广阔的应用前景。

Modified fiber reinforced anticorrosive coating and its preparation and Application

The invention discloses a modified fiber reinforced anticorrosive coating, a preparation method and application thereof. The modified fiber reinforced anticorrosive coatings include matrix resin, graphene powder, talcum powder, sodium thiosulfate, titanium dioxide, dopamine modified fiber, coupling agent, wollastonite powder and solvent. The anticorrosive coating of the invention uses dopamine modified polymer short fiber as functional filler, which can enhance the binding force between the polymer short fiber and the resin through the modification of dopamine, and can also effectively improve the impact resistance of the coating formed by the anticorrosion coating by the toughness of the polymer, so that the coating is used in the waves of the marine facilities. When the splash zone is spent, it can effectively alleviate the fatigue cracking and stripping of the coating caused by the wave impact, especially when the wave is hit and beat, the impact force can be effectively absorbed and converted to avoid the fatigue damage caused by the impact force on the coating. Meanwhile, the preparation method of the anticorrosive coating is simple, the conditions are easy to control, and is suitable for large-scale production, and has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
改性纤维增强型防腐涂料及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种改性纤维增强型防腐涂料，特别涉及一种以多巴胺改性纤维作为填料的防腐涂料、其制备方法及在海工设施的浪花飞溅区中的应用，属于涂料

技术介绍
全世界每年因腐蚀造成的经济损失约为7000亿美元。在我国，海洋腐蚀造成的损失占到了30％以上，其中浪溅区腐蚀因其具有苛刻的腐蚀环境而很难克服。现有技术中对浪溅区防护涂层的研究和开发较少，仅局限于增加材料的力学强度、增加防腐层厚度和牺牲一种材料中的单一方法来解决腐蚀问题。浪溅区腐蚀是一种因素复杂苛刻并且伴随动态击打的复杂腐蚀方式。具体而言，浪溅区腐蚀是富含氧气和腐蚀性盐分的空气泡液滴对材料的连续飞溅冲击造成的疲劳动态冲蚀磨损，单纯靠增加材料的强度对耐蚀性的提高具有一定的局限性。以金属材料为例，其虽然硬度高，但当气泡溃灭时，由于周围液体压力远超过气泡压力，因此，在溃灭瞬时产生极大的冲击力和高温，而这种极大的冲击力如果单靠增加基体材料的力学强度靠硬碰硬的方法来解决往往是不可取的，另外，当固体表面反复多次经受这样的冲击力的作用，材料本身就会产生疲劳脱落。因此，选择适当的材料和提高材料的增韧耐磨性能，对于提高海洋浪溅区防腐能力是十分关键的。其中，寻求一种具有较好弹性和韧性的材料构筑复合防护涂层，通过对力的疏导作用来转移强大撞击力，可能是解决浪溅区腐蚀防护行之有效的方法现有的防腐涂料因其基体树脂固化导致涂层变得硬脆，使涂层弹韧性变差，从而影响涂层的抗冲击性能。为了提高其涂层韧性又不影响涂层的耐腐蚀性能，除了提高基体树脂自身的柔韧性之外，加入具有功能性的填料也是快捷有效的方法之一，但是常用功能性填料介质的分散性通常不好，导致功能性填料介质加入后，涂层体系在涂覆时出现大量的工艺缺陷，使得防腐涂料的优越防腐蚀性能得不到良好的发挥。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种改性纤维增强型防腐涂料、其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例中提供了一种改性纤维增强型防腐涂料，其包含：基体树脂30-60重量份，石墨烯粉0.1-0.2重量份，聚苯胺粉3-9重量份，滑石粉5-9重量份，亚硫酸钠1-2重量份，钛白粉20-50重量份，多巴胺改性纤维2-5重量份，偶联剂1-2重量份，硅灰粉2-5重量份，有机溶剂2-10重量份。其中，所述多巴胺改性纤维主要由聚合物纤维经多巴胺进行改性处理后形成。本专利技术实施例还提供了一种改性纤维增强型防腐涂料的制备方法，其包括：将偶联剂与有机溶剂中混合后，再加入多巴胺改性纤维、石墨烯粉、滑石粉、硫代硫酸钠及硅灰石粉，混合均匀后，制得料液；将基体树脂与所述料液混合均匀后，再加入钛白粉和有机溶剂混合均匀，获得所述改性纤维增强型防腐涂料；所述基体树脂、石墨烯粉、聚苯胺粉、滑石粉、亚硫酸钠、钛白粉、多巴胺改性纤维、偶联剂、硅灰粉和有机溶剂的重量比为30-60：0.1-0.2：3-9：5-9：1-2：20-5：2-5：1-2：2-5：2-10。本专利技术实施例还提供了所述改性纤维增强型防腐涂料的用途，例如在防腐领域，特别是海洋防腐的应用。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：(1)本专利技术利用多巴胺对纤维进行表面修饰，在纤维表面增加了多巴胺活性反应基团，消除了纤维的惰性，从而使得所获多巴胺改性纤维应用在防腐涂料中时，能够通过表面聚合的多巴胺与基体树脂以及经改性的填料表面发生反应，从而进一步增加纤维与涂料体系中各物质之间的结合力。(2)本专利技术的改性纤维增强型防腐涂料使用经多巴胺处理的聚合物短纤作为功能填料，可以利用聚合物的韧性有效提高防腐涂料的耐冲击性能，使得该防腐涂料用在海工设施的浪花飞溅区，能够有效缓解浪花冲击给涂层造成的疲劳开裂和剥离，特别是在浪花冲击拍打时，可以将冲击力有效吸收转化，避免了冲击力对涂层造成的疲劳损伤。同时，本专利技术的涂料所使用的聚合物短纤因经过具有反应活性的多巴胺进行表面处理，而使得其表面惰性大大降低，从而使得聚合物短纤与树脂基体之间通过化学键的作用而牢固结合，并在受到冲击时也具有一定的缓冲性，而不会导致涂层的疲劳损坏。(3)本专利技术改性纤维增强型防腐涂料的制备方法简单，条件易控，适于大规模生产和应用，尤其适用于海工设施的浪花飞溅区的腐蚀防护，并且具有广阔的应用前景。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例的一个方面提供了一种多巴胺改性的纤维，其是通过以多巴胺类物质对聚合物纤维进行改性而获得。其中，所述聚合物纤维的长度为0.01-1mm，纤度为30-70D。其中，所述聚合物纤维包括芳纶、腈纶聚酰亚胺或超高分子量聚乙烯纤维，但不限于此。在一些较为具体的实施方案中，所述多巴胺改性纤维的制备方法包括：(1)将市售的聚合物纤维首先浸泡在体积比为1:1-1:3的丙酮和四氢呋喃的混合溶液中，超声半小时以上，在烘箱中30-50℃烘干。(2)称取质量比为3:1-1:1的多巴胺和聚乙烯亚胺溶解于Tris缓冲溶液中形成混合溶液，再将经步骤(1)处理的聚合物纤维浸渍于该混合溶液中，室温下搅拌2-10h，过滤，于室温下晾干。本专利技术实施例的另一个方面提供了一种改性纤维增强型防腐涂料，其包含：基体树脂30-60重量份，石墨烯粉0.1-0.2重量份，聚苯胺粉3-9重量份，滑石粉5-9重量份，亚硫酸钠1-2重量份，钛白粉20-50重量份，多巴胺改性纤维2-5重量份，偶联剂1-2重量份，硅灰粉2-5重量份，有机溶剂2-10重量份。较为优选的，前述多巴胺改性纤维、石墨烯粉、滑石粉、硫代硫酸钠及硅灰石粉等固体填料均是先经过偶联剂浸泡后再与基体树脂、钛白粉和有机溶剂等混合。本专利技术实施例的另一个方面提供了一种改性纤维增强型防腐涂料的制备方法，其包括：将偶联剂与有机溶剂中混合后，再加入多巴胺改性纤维、石墨烯粉、滑石粉、硫代硫酸钠及硅灰石粉，混合均匀后，制得料液；将基体树脂与所述料液混合均匀后，再加入钛白粉和有机溶剂混合均匀，获得所述改性纤维增强型防腐涂料；所述基体树脂、石墨烯粉、聚苯胺粉、滑石粉、亚硫酸钠、钛白粉、多巴胺改性纤维、偶联剂、硅灰粉和有机溶剂的重量比为30-60：0.1-0.2：3-9：5-9：1-2：20-5：2-5：1-2：2-5：2-10。在一些较佳实施方案中，前述多巴胺改性纤维的制备方法包括：Ⅰ、将聚合物纤维于主要由体积比为1:1-1:3的丙酮和四氢呋喃组成的混合溶液超声洗涤0.5h以上，之后在30-50℃烘干；Ⅱ、取质量比为3:1-1:1的多巴胺和聚乙烯亚胺溶解于Tris缓冲溶液中，再加入经步骤Ⅰ处理的聚合物纤维，之后在室温下搅拌反应2h以上，获得多巴胺改性纤维。进一步的，前述聚合物纤维包括芳纶、腈纶聚酰亚胺和超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。进一步的，前述聚合物纤维的长度为0.01-1mm，纤度为30-70D。进一步的，前述基体树脂包括改性氟碳树脂、改性聚氨酯树脂和改性有机硅树脂中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。进一步的，前述偶联剂包括KH560，但不限于此。较为优选的，前述有机溶剂包括主要由体积比为3:本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性纤维增强型防腐涂料，其特征在于包含：基体树脂30‑60重量份，石墨烯粉0.1‑0.2重量份，聚苯胺粉3‑9重量份，滑石粉5‑9重量份，亚硫酸钠1‑2重量份，钛白粉20‑50重量份，多巴胺改性纤维2‑5重量份，偶联剂1‑2重量份，硅灰粉2‑5重量份，有机溶剂2‑10重量份。

【技术特征摘要】
1.一种改性纤维增强型防腐涂料，其特征在于包含：基体树脂30-60重量份，石墨烯粉0.1-0.2重量份，聚苯胺粉3-9重量份，滑石粉5-9重量份，亚硫酸钠1-2重量份，钛白粉20-50重量份，多巴胺改性纤维2-5重量份，偶联剂1-2重量份，硅灰粉2-5重量份，有机溶剂2-10重量份。2.根据权利要求1所述的改性纤维增强型防腐涂料，其特征在于，所述多巴胺改性纤维的制备方法包括：Ⅰ、将聚合物纤维于主要由体积比为1:1-1:3的丙酮和四氢呋喃组成的混合溶液超声洗涤0.5h以上，之后在30-50℃烘干；Ⅱ、取质量比为3:1-1:1的多巴胺和聚乙烯亚胺溶解于Tris缓冲溶液中，再加入经步骤Ⅰ处理的聚合物纤维，之后在室温下搅拌反应2h以上，获得多巴胺改性纤维。3.根据权利要求2所述的改性纤维增强型防腐涂料，其特征在于：所述聚合物纤维包括芳纶、腈纶聚酰亚胺和超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或两种以上的组合。和/或，所述聚合物纤维的长度为0.01-1mm，纤度为30-70D。4.根据权利要求1所述的改性纤维增强型防腐涂料，其特征在于：所述基体树脂包括改性氟碳树脂、改性聚氨酯树脂和改性有机硅树脂中的任意一种或两种以上的组合。和/或，所述偶联剂包括KH560。和/或，所述有机溶剂包括主要由体积比为3:1-3:5的二甲苯与醋酸乙酯组成的混合溶剂。5.一种改性纤维增强型防腐涂料的制备方法，其特征在于包括：将偶联剂与有机溶剂中混合后，再加入多巴胺改性纤维、石墨烯粉、滑石粉、硫代硫酸钠及硅灰石粉，混合均匀后，制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昕，王立平，蒲吉斌，赵海超，曾志翔，陈佳，覃松绿，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33