一种防腐涂料用纳米颗粒的制备方法技术

一种防腐涂料用纳米颗粒的制备方法，通过调整母液体系的酸碱度控制纳米颗粒的粒径大小，从而实现涂料制备过程中纳米颗粒的多级复配，以提高纳米涂层的致密性及防腐性能；同时，在纳米颗粒的制备过程中添加改性剂硅烷偶联剂，对生成的粒子表面进行疏水化改性，提高其在涂料中的分散性，改善其表面的物理化学性质；将此纳米颗粒部分替代传统的非纳米级填料加入涂料中，不仅能够降低成本，更能有效提高涂层致密性及耐腐蚀性能，改善其耐磨性及机械性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米颗粒的制备方法，具体涉及。
技术介绍
在石油、天然气等储层资源的开发、开采、输送、储备过程中，为了避免产物中的腐蚀介质对金属设备造成的破坏，导致设备穿孔及产生裂缝，人们常对其表面进行防腐涂层保护，以提高设备的使用年限，降低因产物泄漏对环境造成的有害影响及经济损失。致密性是评价涂层防腐性能的重要指标之一。若涂层的内部或表面存在孔隙，腐蚀介质易通过孔隙到达金属基体表面，在其表面发生腐蚀反应并产生腐蚀产物。腐蚀产物长期累积，导致涂层发生龟裂及脱落，以致涂层失效；同时，孔隙的存在会降低涂层与金属之间以及涂层各层之间的结合效果，影响涂层的使用寿命。纳米颗粒作为一种体积较小、表面积较大的新型无机材料，具有异于常规材料的高强度、高韧性、高热膨胀系数等优良性能。将其部分替代传统的非纳米级填料加入涂料中，不仅能够降低成本，更能有效提高涂层致密性及耐腐蚀性能，改善涂层的耐磨性及机械性能。然而，目前市场上并没有一种专门针对涂料用纳米颗粒制备的具体方法，为纳米涂料的发展提供理论依据。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供，通过调整母液体系的酸碱度控制纳米颗粒的粒径大小，从而实现涂料制备过程中纳米颗粒的多级复配，以提高纳米涂层的致密性及防腐性能。同时，在纳米颗粒的制备过程中添加改性剂娃烧偶联剂，对生成的粒子表面进彳丁疏水化改性，提尚其在涂料中的分散性，改善其表面的物理化学性质。为了达到以上的目的，本专利技术采用如下技术方案:—种防腐涂料用纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤:步骤1:在装有氮气保护器、滴液漏斗、搅拌器和温度计的四口烧瓶中加入金属醇盐与无水乙醇，搅拌均匀后使体系升温至55?70°C，形成母液；所述金属醇盐与无水乙醇的质量比为1: (1.5?2);步骤2:用lmol/L的盐酸或氢氧化钠溶液调节步骤I中母液的pH值在6?10范围内，滴加一定量的硅烷偶联剂，保持温度为55?70°C，搅拌反应8?30小时，直至体系水解成均匀透明的溶胶后，陈化成凝胶；所述硅烷偶联剂与金属醇盐的质量比为(O?30):100 ；步骤3:用无水乙醇离心洗涤步骤2的产物，在100?120°C下恒温烘干，研磨至白色粉末即为纳米颗粒，最后将纳米颗粒置于真空干燥器中密封保存。所述的金属醇盐为正硅酸乙酯TE0S。所述的步骤3中制备的纳米颗粒粒径在20?10nm范围内变化。所述的硅烷偶联剂为二氯二甲基硅烷、KH-550或KH-570。所述的步骤3中制得的纳米颗粒的表面润湿接触角在O?130°范围内变化。和现有技术相比，本专利技术具有以下优点:(I)通过调整母液的pH值可以实现纳米颗粒粒径的可控性；通过改变硅烷偶联剂的加量可制得表面润湿程度不同的纳米颗粒。(2)由于合成过程中均有氮气保护且搅拌速度适宜，最终合成的纳米颗粒呈粒径均匀的球状。(3)所使用的合成方法能耗小、成本低、操作简单易行，适合大规模推广使用。(4)通过不同粒径的纳米颗粒复配，可以有效的提高无机-有机纳米涂层的致密性，进一步提尚防腐涂层的耐腐蚀寿命。【附图说明】图1是改性前后纳米颗粒表面的红外谱图对比示意图。图2是不同粒径纳米颗粒的SEM图，其中图2A为颗粒平均粒径为60nm，图2B为颗粒平均粒径为48nm，图2C为颗粒平均粒径为27nm。图3是纳米颗粒改性前后表面疏水率测试图。【具体实施方式】下面结合【具体实施方式】，对本专利技术做进一步详细说明。实施例一本实施例，由以下质量百分比的原料组成:36 %正硅酸乙酯、55 %无水乙醇、7.8 %盐酸溶液(lmo 1/L)、1.2 %二氯二甲基硅烷。制备本实施例的防腐涂料用纳米颗粒，包括如下步骤:步骤1:在装有氮气保护器、滴液漏斗、搅拌器、温度计的四口烧瓶中加入占所有原料质量百分比36%的正硅酸乙酯与55%的无水乙醇，搅拌均匀后升温至65°C。步骤2:加入占所有原料质量百分比7.8%、lmol/L的盐酸溶液调节步骤I溶液的pH值，滴加占所有原料质量百分比1.2%的硅烷偶联剂，保持温度为65°C，搅拌反应18小时，直至体系水解成均匀透明的溶胶后，陈化成凝胶。步骤3:用无水乙醇离心洗涤产物3遍，在100°C下恒温烘干，研磨至白色粉末，置于真空干燥器中密封保存。该方法合成的纳米颗粒平均粒径为60nm(如图2A所示)，颗粒粒径均匀且分散性较好。且制备过程中添加的硅烷偶联剂成功接枝在纳米颗粒表面，使其表面具有一定疏水性，提高了其在无机-有机纳米涂料中的分散性。如图1所示为添加硅烷偶联剂前后制备的纳米颗粒的红外谱图对比。如图3所示改性后的纳米颗粒均具备一定的疏水亲油性，其中左为未改性的纳米颗粒，全部分散在水相中；右为改性后的纳米颗粒，全部分散在油相中。实施例二本实施例，由以下质量百分比的原料组成:36%正硅酸乙酯、55%无水乙醇、4%盐酸溶液(lmol/L)、5%二氯二甲基硅烷。制备本实施例的防腐涂料用纳米颗粒，包括如下步骤:步骤1:在装有氮气保护器、滴液漏斗、搅拌器、温度计的四口烧瓶中加入占所有原料质量百分比36%的正硅酸乙酯与55%的无水乙醇，搅拌均匀后升温至60°C。步骤2:加入占所有原料质量百分比4% lmol/L的盐酸溶液调节步骤I溶液的pH值，滴加占所有原料质量百分比5%的硅烷偶联剂，保持温度为60°C，搅拌反应14小时，直至体系水解成均匀透明的溶胶后，陈化成凝胶。步骤3:用无水乙醇离心洗涤产物3遍，在110°C下恒温烘干，研磨至白色粉末，置于真空干燥器中密封保存。该方法合成的纳米颗粒平均粒径为48nm(如图2B所示)，颗粒粒径均匀且分散性较好。实施例三本实施例，由以下质量百分比的原料组成:36%正硅酸乙酯、55%无水乙醇、2%盐酸溶液(lmol/L)、7%二氯二甲基硅烷。制备本实施例的防腐涂料用纳米颗粒，包括如下步骤:步骤1:在装有氮气保护器、滴液漏斗、搅拌器、温度计的四口烧瓶中加入占所有原料质量百分比36%的正硅酸乙酯与55%的无水乙醇，搅拌均匀后升温至55°C。步骤2:加入占所有原料质量百分比2% lmol/L的盐酸溶液调节步骤I溶液的pH值，滴加占所有原料质量百分比7%的硅烷偶联剂，保持温度为55°C，搅拌反应12小时，直至体系水解成均匀透明的溶胶后，陈化成凝胶。步骤3:用无水乙醇离心洗涤产物3遍，在120°C下恒温烘干，研磨至白色粉末，置于真空干燥器中密封保存。该方法合成的纳米颗粒平均粒径为27nm(如图2C所示)，颗粒粒径均匀且分散性较好。【主权项】1.，其特征在于:包括如下步骤: 步骤1:在装有氮气保护器、滴液漏斗、搅拌器和温度计的四口烧瓶中加入金属醇盐与无水乙醇，搅拌均匀后使体系升温至55?70°C，形成母液；所述金属醇盐与无水乙醇的质量比为1: (1.5?2); 步骤2:用lmol/L的盐酸或氢氧化钠溶液调节步骤I中母液的pH值在6?10范围内，滴加一定量的硅烷偶联剂，保持温度为55?70°C，搅拌反应8?30小时，直至体系水解成均匀透明的溶胶后，陈化成凝胶；所述硅烷偶联剂与金属醇盐的质量比为(O?30): 100 ; 步骤3:用无水乙醇离心洗涤步骤2的产物，在100?120°C下恒温烘干，研磨至白色粉末即为制得的纳米颗粒，最后将纳米颗粒置于真空干燥器中密封保存。2.根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防腐涂料用纳米颗粒的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：在装有氮气保护器、滴液漏斗、搅拌器和温度计的四口烧瓶中加入金属醇盐与无水乙醇，搅拌均匀后使体系升温至55～70℃，形成母液；所述金属醇盐与无水乙醇的质量比为1:(1.5～2)；步骤2：用1mol/L的盐酸或氢氧化钠溶液调节步骤1中母液的pH值在6～10范围内，滴加一定量的硅烷偶联剂，保持温度为55～70℃，搅拌反应8～30小时，直至体系水解成均匀透明的溶胶后，陈化成凝胶；所述硅烷偶联剂与金属醇盐的质量比为(0～30):100；步骤3：用无水乙醇离心洗涤步骤2的产物，在100～120℃下恒温烘干，研磨至白色粉末即为制得的纳米颗粒，最后将纳米颗粒置于真空干燥器中密封保存。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，王瑶，邓晓彬，闫渊，
申请(专利权)人：陈曦，
类型：发明
国别省市：陕西;61