一种MXenes改性防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型MXenes改性防腐涂料及其制备方法，属于防腐涂料制备技术领域。本发明专利技术以树脂作为基体，以MXenes为填料，充分利用了MXenes材料二维层状结构和其高的比表面积、良好的导电性和亲水性、高弹性模量和高载流子迁移率、以及耐腐蚀等性能优势，发挥了其二维纳米结构的迷宫效应和电流保护增强涂料的防腐性能；并且与纯的有机防腐涂料相比，本发明专利技术以MXenes为填料，降低了树脂的用量，进而可以降低VOC排放的释放量，有利于绿色环保，能够广泛应用于家具家电、建筑工程、交通运输、国防、军工等领域。

A new MXenes modified anticorrosive coating and its preparation method

The invention discloses a novel MXenes modified anticorrosive coating and a preparation method thereof, belonging to the technical field of anticorrosive coating preparation. The invention takes resin as matrix and MXenes as filler, makes full use of two-dimensional layered structure of MXenes material and its high specific surface area, good conductivity and hydrophilicity, high modulus of elasticity, high carrier mobility, and corrosion resistance and other performance advantages, and exerts the maze effect and current protection enhancement of its two-dimensional nanostructure. Compared with pure organic anticorrosive coatings, the invention uses MXenes as filler, reduces the amount of resin used, thereby reducing the release of VOC emissions, and is conducive to green environmental protection, and can be widely used in furniture and household appliances, building engineering, transportation, national defense, military and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种新型MXenes改性防腐涂料及其制备方法
本专利技术涉及防腐涂料制备
，具体涉及一种新型MXenes改性防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
目前应用最为广泛的防腐手段之一是在底材表面涂覆有机涂料，其具有施工简单、成本低、使用范围广、防护效果好等优点。在物体表面涂覆防腐涂料后，能大大延缓底材被腐蚀的速度和增长使用寿命。防腐涂料在现代工业、海洋等领域应用广泛，可通过屏蔽作用、阻隔作用以及阴极保护作用对基体进行保护。但是，目前防腐涂料种类较为单一且防腐效果还有待进一步提高，并且有些有机涂料溶体释放VOC等有害环境的物质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型MXenes改性防腐涂料及其制备方法，其以解决现有防腐涂料种类单一、防腐效果还有待进一步提高、易释放污染物的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型MXenes改性防腐涂料的制备方法，该制备方法以树脂为基体、MXenes为填料通过搅拌混合制得新型MXenes改性防腐涂料。本专利技术以树脂作为基体，以MXenes为填料，充分利用了MXenes材料二维层状结构和其高的比表面积、良好的导电性和亲水性、高弹性模量和高载流子迁移率、以及耐腐蚀等性能优势，发挥了其二维纳米结构的迷宫效应和电流保护增强涂料的防腐性能；并且与纯的有机防腐涂料相比，本专利技术以MXenes为填料，将低了树脂的用量，进而可以降低VOC排放的释放量，有利于绿色环保，能够广泛应用于家具家电、建筑工程、交通运输、国防、军工等领域。此外，MXenes相陶瓷材料兼有金属和陶瓷的性能，既具有陶瓷的高强度、高模量、耐腐蚀性，又具有金属的高导电率和高导热率，同时可加工性好。因此，二维薄层结构的MXenes纳米材料在树脂基体中，可以作为一种优良的阻隔物来阻隔腐蚀介质，创造更多弯曲的路径，来延缓腐蚀性介质的扩散，从而保护金属基体。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述树脂与MXenes的质量比为(100～2000)：1。本专利技术通过树脂与MXenes质量比为(100～2000)：1的调配，获得一种具有高强度、高模量、耐腐蚀性、高导电率和高导热率的防腐涂料，其能够与基地很好地结合，不理脱落，使用寿命长。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，MXenes的化学式为MxAyTz，其中，M为过渡金属元素，A为C元素和N元素中的至少一种，T为-OH、-F或＝O基团，x＝1～4，y＝1～3，z＝0～1。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，M为Ti、V、Nb、W、Mo、Sc、Y、、Zr、Ta和Cr中的至少一种。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，MXenes为Ti3C2Tz、Ti2CTz、Ta4C3Tz、TiNbCTz、(V0.5,Cr0.5)3C2Tz、Ti3CNTz、Nb2CTz、V2CTz、Nb4C3Tz、Mo2TiC2Tz、Mo2Ti2C3Tz、Cr2TiC2Tz、Mo2CTz和Ti4N3Tz中的一种或多种组合。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述树脂为不饱和聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂和聚酰亚胺树脂中的一种或多种组合。优选地，树脂为双酚A型环氧树脂。双酚A型环氧树脂的分子结构中含有许多极性羟基和醚键，能与底材吸引，对金属、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等极性底材均有良好的附着力；同时，环氧树脂固化时体积收缩率低，对附着力的损伤较低；而且，环氧树脂中仅有羟基和醚键，没有酯键，故耐碱性突出，耐化学品性能良好。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述制备方法包括以下具体步骤：(1)将MXenes分散于水或有机助剂中，然后加入树脂混合，所述树脂与MXenes的质量比为(100～2000)：1；将混合物以3500-4500rpm的转速于室温下搅拌45-75min，制得混合粘稠液；(2)将步骤(1)制得的混合粘稠液在50-60℃下蒸馏20-40min，制得混合料；(3)向步骤(2)制得的混合料中加入稀释剂，制得浆料；其中，所述稀释剂与所述混合料中树脂的质量比为1：(4～6)；(4)向步骤(3)制得的浆料加入固化剂，搅拌混合，然后于室温下除气，制得所述新型MXenes改性防腐涂料。本专利技术制备方法简单，通过将MXenes和树脂混合，将MXenes均匀分散在树脂中，然后蒸馏浓缩，加入稀释剂和固化剂即可获得。本专利技术利用MXenes本身具有的二维薄层结构，在防腐层中创造更多的弯曲路径，延长腐蚀介质抵达基体的流通路径，延缓腐蚀介质的扩散，从而实现提高防腐涂料防腐效果的目的。MXenes的制备方法采用现有制备方法，其大体步骤包括：利用陶瓷烧结工艺制备层状碳化物和/或氮化物固溶体作为前驱体；以HF酸为蚀刻剂进行剥离，制得多层堆垛的MXenes材料；利用层状纳米材料的剥离方法，制得二维层状结构的MXenes纳米材料。需要说明的是，固化剂的加量按照行业标准添加即可。进一步地，步骤(1)中，有机助剂优选为丙酮。进一步地，步骤(1)中，树脂与MXenes的质量比为100：1、2000:1或1000:1，优选1000:1。进一步地，步骤(1)中，转速为3500rpm、4500rpm或4000rpm，优选4000rpm。进一步地，步骤(1)中，搅拌时间为45、60min或75mi，优选60min。进一步地，步骤(2)中，蒸馏温度为50℃、55℃或60℃，优选50℃。进一步地，步骤(2)中，蒸馏时间为20min、30min或40min，优选30min。进一步地，步骤(3)中，稀释剂与所述混合料中树脂的质量比为1：4、1:5或1：6，优选1:6。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，在步骤(3)中，所述稀释剂为水和有机试剂的混合物，或者所述稀释剂为不同有机试剂的混合物。需要说明的是，在调配稀释剂时，水和有机试剂、或者不同有机试剂之间的混合比根据实际情况和按照国家标准的要求确定。其中，有机试剂为烃类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂或醇醚类溶剂。上述制备方法制备得到的新型MXenes改性防腐涂料。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术选用二维材料MXenes作为填料制备防腐涂料，利用MXenes的二维层结构提高树脂的耐腐蚀能力，是防腐涂料制备领域的创新之举。本专利技术的制备工艺简单，条件温和，成本低，操作方便。本专利技术与现有产品相比，具有良好的耐腐蚀性能以及强度。本专利技术的新型MXenes改性防腐涂料工艺简洁、耐候性好、防腐性能优良、使用寿命长，为树脂基防腐涂料提出了一种更新颖的防腐强化材料及涂料制备方法。附图说明图1为实施例1筛分后的Ti3AlC2粉扫描电镜照片；图2为实施例1筛分后的Ti3AlC2粉扫描电镜照片；图3为实施例1制得的二维薄层结构Ti3C2Tz纳米材料在低放大倍数下的投射电镜照片；图4为实施例1制得的二维薄层结构Ti3C2Tz纳米材料在低放大倍数下的投射电镜照片；图5为实施例1制得的二维薄层结构Ti3C2Tz纳米材料在高分辨率下的投射电镜照片；图6为实施例1制得的二维薄层结构Ti3C2Tz纳米材料在高分辨率下的投射电镜照片；图7为实施例4和5所制备的Ti3C2Tz改性丙烯酸酯树脂涂料和Ti3CNTz改性丙烯酸酯树脂涂料放置一年时间的照片。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型MXenes改性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法以树脂为基体、MXenes为填料通过搅拌混合制得新型MXenes改性防腐涂料。

【技术特征摘要】
1.一种新型MXenes改性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法以树脂为基体、MXenes为填料通过搅拌混合制得新型MXenes改性防腐涂料。2.根据权利要求1所述的新型MXenes改性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述树脂与MXenes的质量比为(100～2000)：1。3.根据权利要求1所述的新型MXenes改性防腐涂料的制备方法，其特征在于，MXenes的化学式为MxAyTz，其中，M为过渡金属元素，A为C元素和N元素中的至少一种，T为-OH、-F或＝O基团，x＝1～4，y＝1～3，z＝0～1。4.根据权利要求3所述的新型MXenes改性防腐涂料的制备方法，其特征在于，M为Ti、V、Nb、W、Mo、Sc、Y、Zr、Ta和Cr中的至少一种。5.根据权利要求3所述的新型MXenes改性防腐涂料的制备方法，其特征在于，MXenes为Ti3C2Tz、Ti2CTz、Ta4C3Tz、TiNbCTz、(V0.5,Cr0.5)3C2Tz、Ti3CNTz、Nb2CTz、V2CTz、Nb4C3Tz、Mo2TiC2Tz、Mo2Ti2C3Tz、Cr2TiC2Tz、Mo2CTz和Ti4N3Tz中的一种或多种组合。6.根据权利要求1所述的新...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊小强，严涵，李文，朱旻昊，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51