一种表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法，采用阻蚀剂、催化剂、桥接剂及阻聚剂对纳米勃姆石填料进行表面接枝改性，在保证改性产物分散性的同时使其具备缓蚀作用，使桥接剂分子结构中的活性化学基团与勃姆石结构中的Al‑OH基团构成共价键，作为勃姆石与阻蚀剂的连接物质并发生接枝复合，有效改善了改性产物的分散性，并使改性后的纳米勃姆石填料具有缓蚀功能，加入环氧防腐蚀涂料体系中可显著提高涂层的综合防腐性能；该制备方法操作简便、成本低廉，所得表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料解决了目前环氧勃姆石防腐涂料体系耐蚀性能不足的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机纳米粉体材料改性技术和涂料
，具体的说是一种表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法。
技术介绍
环氧防腐蚀涂料由于其优良的力学性能、化学稳定性、尺寸稳定性及耐久性等优点，是有机重防腐涂料领域用量最大、应用最广的品种。在环氧防腐蚀涂料的配制过程中通常需要加入适量的防腐填料，以填补涂层中的微孔缺陷，从而增强涂料的防腐性能。防腐填料根据其作用形式主要分为物理填充型和化学缓蚀型。其中，物理填充型防腐填料具有降低涂料成本、提高涂层物理性能、改善涂料施工性能的独特优势，因此得到最广泛的使用。勃姆石（γ-AlOOH，又名一水软铝石）是常见的纳米填充物，其较小的尺寸有利于改善涂层的屏蔽性能，且其加入不会影响环氧树脂基体的透明程度，因此在需要涂层材料有较好的综合防腐性能及对透明度有一定要求的腐蚀防护涂料领域受到特别关注。随着海洋工程的快速发展，对有机重防腐涂料的性能需求不断提高，单纯使用物理填充型填料已难以满足实际使用需要。通过表面改性设计，在无机纳米填料表面接枝化学阻蚀剂从而赋予其新的理化特性，成为近几年国外新兴的研究方向，但至今在国内鲜有文献或专利报导。现有的无机填料表面改性方法主要包括无机包覆改性、表面吸附改性、偶联剂表面改性等。其中，无机包覆改性过程复杂，难以去除过程中引入的无机氧化物；表面吸附改性同样难以控制反应过程，稳定性无法满足工程需求。采用偶联剂表面改性方法可使偶联剂分子结构中的活性化学基团与勃姆石结构中的Al-OH基团形成共价键，作为勃姆石与阻蚀剂等有机物发生接枝复合的连接物质，且改性成本较低，在上述几种方法中具有较高的可行性。然而，大多数偶联剂在水中的溶解性较低，导致改性过程产物及最终产物出现严重的团聚现象，从而降低接枝成功率。
技术实现思路
针对上述现有的无机填料表面改性方法存在的过程复杂，难以去除过程中引入的无机氧化物；难以控制反应过程致使稳定性无法满足工程需求；大多数偶联剂在水中的溶解性较低，导致改性过程产物及最终产物出现严重的团聚现象，从而降低接枝成功率等问题，本专利技术提供一种表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：对阻蚀剂进行干燥处理后，在超声分散条件下，缓慢加入无水溶剂中，室温下持续超声分散30分钟，得到阻蚀剂溶液；步骤二：将桥接剂、阻聚剂及催化剂在80℃、搅拌分散条件下缓慢加入步骤一所得的阻蚀剂溶液中，并持续搅拌反应6小时，其中阻蚀剂与桥接剂摩尔比为1～2:1；步骤三：对纳米勃姆石填料进行干燥处理后，缓慢加入无水溶剂中，室温下持续超声分散30分钟，得到纳米勃姆石填料悬浮液；步骤四：将步骤三中的纳米勃姆石填料悬浮液加入步骤二中的反应体系，随后将温度升至90～130℃，在氮气保护条件下搅拌反应4～6小时，反应完成后抽滤，并将产物置入索式萃取器中提纯72小时，最后将提纯后的产物进行烘干处理，得到表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料。所述阻蚀剂为5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇、1,2,3-苯并三唑、巯基苯骈噻唑或甲基苯骈三氮唑。所述无水溶剂为甲苯或二甲苯。所述催化剂为三乙胺、三丁胺、吡啶或链状聚乙二醇。所述桥接剂为丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。所述阻聚剂为对苯二酚、对苯醌、甲基氢醌或对羟基苯甲醚。所述干燥处理采用恒温干燥方式，具体是将阻蚀剂和纳米勃姆石填料置于恒温干燥箱内干燥至恒重，干燥温度为80℃。所述溶剂除水处理采用分子筛浸泡方式，具体为将活化后的3A分子筛浸泡于待除水溶剂中，满72小时后使用。所述步骤四中烘干处理采用真空烘干方式，具体是接枝改性反应产物置于真空烘干箱内烘干至恒重，烘干温度为80℃。本专利技术的有益效果：本专利技术采用阻蚀剂、催化剂、桥接剂及阻聚剂对纳米勃姆石填料进行表面接枝改性，在保证改性产物分散性的同时使其具备缓蚀作用，使桥接剂分子结构中的活性化学基团与勃姆石结构中的Al-OH基团构成共价键，作为勃姆石与阻蚀剂的连接物质并发生接枝复合，有效改善了改性产物的分散性，并使改性后的纳米勃姆石填料具有缓蚀功能，加入环氧防腐蚀涂料体系中可显著提高涂层的综合防腐性能；该制备方法操作简便、成本低廉，所得表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料解决了目前环氧勃姆石防腐涂料体系耐蚀性能不足的问题；本专利技术以苯类有机物为溶剂、通过添加阻蚀剂、催化剂、桥接剂、阻聚剂，对纳米勃姆石填料进行表面接枝改性，接枝率明显提高；本专利技术制得的表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料，晶界清晰、分散性良好，加入环氧防腐蚀涂料体系后，可在增强涂层屏蔽性的同时提供化学缓蚀作用，显著提高涂层的耐蚀性、抗渗透性和综合防腐寿命。附图说明图1为实施例1中勃姆石填料红外图谱；图2为实施例1中纯勃姆石表面形貌；图3为实施例1中改性勃姆石表面形貌；图4为实施例1中勃姆石填料热重曲线；图5为实施例1中勃姆石防腐涂层材料电化学阻抗图谱一；图6为实施例1中勃姆石防腐涂层材料电化学阻抗图谱二。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的阐述。一种表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：对阻蚀剂进行干燥处理后，在超声分散条件下，缓慢加入无水溶剂中，室温下持续超声分散30分钟，得到阻蚀剂溶液；所述阻蚀剂为5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇、1,2,3-苯并三唑、巯基苯骈噻唑、甲基苯骈三氮唑等金属腐蚀抑制剂；所述无水溶剂为甲苯或二甲苯等苯类有机溶剂；所述干燥处理采用恒温干燥方式，具体是将阻蚀剂置于恒温干燥箱内干燥至恒重，干燥温度为80℃；所述无水溶剂除水处理采用分子筛浸泡方式，具体为将活化后的3A分子筛浸泡于待除水溶剂中，满72小时后使用；步骤二：将桥接剂、阻聚剂及催化剂在80℃、搅拌分散条件下缓慢加入步骤一所得的阻蚀剂溶液中，并持续搅拌反应6小时，其中阻蚀剂与桥接剂摩尔比为1～2:1；所述桥接剂为丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂；所述阻聚剂为对苯二酚、对苯醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚等聚合反应抑制剂；所述催化剂为三乙胺、吡啶、链状聚乙二醇等有机合成反应催化剂；步骤三：对纳米勃姆石填料进行干燥处理后，缓慢加入无水溶剂中，室温下持续超声分散30分钟，得到纳米勃姆石填料悬浮液；所述干燥处理采用恒温干燥方式，具体是将纳米勃姆石填料置于恒温干燥箱内干燥至恒重，干燥温度为80℃；所述无水溶剂除水处理采用分子筛浸泡方式，具体为将活化后的3A分子筛浸泡于待除水溶剂中，满72小时后使用；步骤四：将步骤三中的纳米勃姆石填料悬浮液加入步骤二中的反应体系，随后将温度升至90～130℃，在氮气保护条件下搅拌反应4～6小时，反应完成后抽滤，并将产物置入索式萃取器中提纯72小时，最后将提纯后的产物进行烘干处理，得到表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料；所述烘干处理采用真空烘干方式，具体是接枝改性反应产物置于真空烘干箱内烘干至恒重，烘干温度为80℃。实施例1步骤一：称取19.6g经过干燥处理的5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇（AMT），在超声分散条件下，缓慢加入盛有2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对阻蚀剂进行干燥处理后，在超声分散条件下，缓慢加入无水溶剂中，室温下持续超声分散30分钟，得到阻蚀剂溶液；步骤二：将桥接剂、阻聚剂及催化剂在80℃、搅拌分散条件下缓慢加入步骤一所得的阻蚀剂溶液中，并持续搅拌反应6小时，其中阻蚀剂与桥接剂摩尔比为1～2:1；步骤三：对纳米勃姆石填料进行干燥处理后，缓慢加入无水溶剂中，室温下持续超声分散30分钟，得到纳米勃姆石填料悬浮液；步骤四：将步骤三中的纳米勃姆石填料悬浮液加入步骤二中的反应体系，随后将温度升至90～130℃，在氮气保护条件下搅拌反应4～6小时，反应完成后抽滤，并将产物置入索式萃取器中提纯72小时，最后将提纯后的产物进行烘干处理，得到表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料。

【技术特征摘要】
1.一种表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对阻蚀剂进行干燥处理后，在超声分散条件下，缓慢加入无水溶剂中，室温下持续超声分散30分钟，得到阻蚀剂溶液；步骤二：将桥接剂、阻聚剂及催化剂在80℃、搅拌分散条件下缓慢加入步骤一所得的阻蚀剂溶液中，并持续搅拌反应6小时，其中阻蚀剂与桥接剂摩尔比为1～2:1；步骤三：对纳米勃姆石填料进行干燥处理后，缓慢加入无水溶剂中，室温下持续超声分散30分钟，得到纳米勃姆石填料悬浮液；步骤四：将步骤三中的纳米勃姆石填料悬浮液加入步骤二中的反应体系，随后将温度升至90～130℃，在氮气保护条件下搅拌反应4～6小时，反应完成后抽滤，并将产物置入索式萃取器中提纯72小时，最后将提纯后的产物进行烘干处理，得到表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料。2.如权利要求1所述的表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法，其特征在于：所述阻蚀剂为5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇、1,2,3-苯并三唑、巯基苯骈噻唑或甲基苯骈三氮唑。3.如权利要求1所述的表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法，其特征在于：所述无水溶剂为甲苯或二甲苯。...

【专利技术属性】
技术研发人员：许超，亓海霞，魏丰，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41