一种环保型高强度聚苯胺复合涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保型高强度聚苯胺复合涂料及其制备方法。采用通过接枝共聚方法，首先采用环氧氯丙烷改性聚乙烯醇。以苯胺、改性聚乙烯醇为单体，盐酸为掺杂剂，过硫酸铵为氧化剂，通过接枝共聚合成聚苯胺接枝聚乙烯醇共聚物。以聚苯胺接枝聚乙烯醇为基体，以丙烯酸酯单体为改性剂，在引发剂的作用下，引发丙烯酸酯单体之间的共聚合及其在聚苯胺和聚乙烯醇分子链上的接枝共聚，形成PA/PANI‑PVA分散液。以水性聚合物如环氧树脂乳液等作为基体，以水性PA/PANI‑PVA分散液为改性剂，添加增稠剂、消泡剂、成膜助剂，得到高强度的改性聚苯胺聚乙烯醇防腐涂料。该涂料经济环保，此外，本发明专利技术产品制备工艺简单，成本低廉，耐久性好等优点，具有广泛的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种环保型高强度聚苯胺复合涂料及其制备方法
本专利技术涉及一种环保型聚苯胺复合涂料制备
，特别涉及一种环保型高强度聚苯胺复合涂料及其制备方法。
技术介绍
随着导电聚合物的迅速发展，环境保护和金属防腐也出现了新的转机。导电聚合物防腐的原理主要是使金属和聚合物界面上形成钝化层，从而减慢金属的腐蚀，起到一定的保护作用。在众多导电聚合物中，聚苯胺具有容易合成、原料易得的优点，目前已成为最有应用前景的高分子聚合物之一。大量研究证明聚苯胺的防腐性能比较良好；氧化程度、掺杂水平不同的聚苯胺在不同的防腐环境中，就会表现出不同的行为；聚苯胺防腐涂料还具有抗划伤和抗点蚀的性能，是目前比较有发展前景的新型金属表面防腐涂料。将聚苯胺和传统聚合物基体如环氧树脂、聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯酸酯、醇酸树脂等复合制备有机防腐涂料是目前主流的制备方法，且主要以溶剂型涂料为主。溶剂型涂料中的大量挥发性有机溶剂已成为造成雾霾的重要来源之一，对人类和环境产生极大危害。溶剂型涂料的去“油”转型势在必行，高性能、高效率、低能耗和低污染的环保防腐涂料必将占据非常重要的地位。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种环保型高强度聚苯胺复合涂料及其制备方法。本专利技术的方法有效提高了聚苯胺的水分散稳定性，涂膜的力学强度、耐水性、硬度、防腐性能等，制备过程以水为溶剂，经济环保。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种环保型高强度聚苯胺复合涂料的制备方法，包括以下步骤：a.按重量份计量，取100份质量分数为10％的聚乙烯醇水溶液，温度升至70～90℃；然后缓慢加入碱，将pH值调至10-11后，然后缓慢逐滴加入1～4份的环氧氯丙烷，继续充分反应；用酸将体系pH值调为中性，制得ECIP改性的PVA溶液，即ECIP-PVA溶液；b.按重量份计量，首先称量二次蒸馏的苯胺1～5份，将其与100份的ECIP-PVA混合，保持反应温度为70～90℃，充分反应；然后将体系置于冰水浴中，加入酸将体系pH值调节为1～2，再滴加氧化剂引发苯胺的氧化还原反应，充分反应制得聚苯胺接枝改性聚乙烯醇分散液；即PANI-g-PVA分散液；c.按重量份计，称取5～15份软性丙烯酸酯单体与5～15份硬性丙烯酸酯单体混合，并加入10～30份的水和0.1-0.3份表面活性剂，超声分散制得混合溶液；缓慢将混合溶液和引发剂溶液同时滴入100份PANI-g-PVA分散液中，升温至70～90℃，反应制得水性聚丙烯酸酯/聚苯胺-聚乙烯醇互穿聚合物网络结构分散液，即PA/PANI-PVA分散液；d.取100份水性环氧树脂作为基体树脂，添加PA/PANI-PVA分散液1～5份，增稠剂0.05～0.2份，消泡剂0.1～0.5份，成膜助剂3～10份，采用物理共混法混合均匀，即得到环保型高强度聚苯胺复合防腐涂料。所述聚乙烯醇型号为0588、1088或1799。所述碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水；所述酸为盐酸、醋酸、硫酸、磷酸或十二烷基苯磺酸。所述氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钾。所述软性丙烯酸酯单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸正辛酯及甲基丙烯酸己酯中的一种或两种以上任意配比的混合物。所述硬性丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯及苯乙烯中的一种或两种以上任意配比的混合物。所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠及十二烷基硫酸钠中的一种或两种以上任意配比的混合物。所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵及偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或两种以上任意配比的混合物。所述增稠剂为LS-112或DL-80；所述消泡剂为德国BYK公司生产的BYK-034、BYK-035或BYK-037；所述成膜助剂为十二醇酯，乙二醇丁醚。一种环保型高强度聚苯胺复合涂料，按重量份计量，由以下组份组成：100份水性环氧树脂，PA/PANI-PVA分散液1～5份，增稠剂0.05～0.2份，消泡剂0.1～0.5份，成膜助剂3～10份。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术采用通过接枝共聚方法，首先采用环氧氯丙烷改性聚乙烯醇。以苯胺、改性聚乙烯醇为单体，盐酸为掺杂剂，过硫酸铵为氧化剂，通过接枝共聚合成聚苯胺接枝聚乙烯醇共聚物。以聚苯胺接枝聚乙烯醇为基体，以丙烯酸酯单体为改性剂，在引发剂的作用下，引发丙烯酸酯单体之间的共聚合及其在聚苯胺和聚乙烯醇分子链上的接枝共聚，形成水性聚丙烯酸酯/聚苯胺-聚乙烯醇(PA/PANI-PVA)纳米复合体系。以水性聚合物如环氧树脂乳液等作为基体，以水性PA/PANI-PVA分散液为改性剂，添加增稠剂、消泡剂、成膜助剂，即可得到高强度的改性聚苯胺聚乙烯醇防腐涂料。首先在聚乙烯醇分子链上引入环氧基团，通过化学接枝共聚将聚苯胺通过化学键键合到聚乙烯醇分子链上，可有效增强聚苯胺在水中的分散稳定性，防止聚苯胺的沉降和凝聚；然后以聚苯胺接枝改性聚乙烯醇分散液为基体，引入丙烯酸酯单体，通过引发剂的加入，引发丙烯酸酯单体之间的聚合及其在聚乙烯醇分子链上的接枝聚合，制得水性聚丙烯酸酯/聚苯胺-聚乙烯醇(PA/PANI/PVA)互穿聚合物结构分散液。该方法通过“强迫相容”作用，使聚苯胺、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇分子相互缠结在一起，有效增加分子间的相容性和相互作用。水性聚丙烯酸酯/聚苯胺-聚乙烯醇(PA/PANI/PVA)可与水性环氧树脂复合，形成具有网间交联结构的三维交联网络结构，制得具有良好力学性能、耐水性和防腐性能的复合高强度防腐涂料。本专利技术产品制备过程以水为溶剂，加之聚丙烯酸酯树脂的引入，经济环保。本专利技术通过接枝共聚反应，在环氧改性聚乙烯醇分子链上接枝共聚聚苯胺，然后引入乙烯基单体，进行自由基聚合反应，形成聚丙烯酸酯与聚苯胺接枝改性聚乙烯醇的互穿聚合物网络结构材料。该专利技术产品在水中具有良好的分散稳定性，与水性环氧树脂、水性醇酸树脂、水性聚氨酯树脂等基体树脂具有良好的相容性。聚丙烯酸酯的引入，可有效降低产品成本；且聚丙烯酸酯具有良好的力学性能、成膜性能、粘结强度、耐水性等，可有效改进聚苯胺材料本身的缺陷。因此本专利技术的水性聚丙烯酸酯互穿改性聚苯胺聚乙烯醇(PA/PANI/PVA)纳米复合涂料具有优良的力学性能、耐水性和长效防腐性。该涂料经济环保，此外，本专利技术产品制备工艺简单，成本低廉，耐久性好等优点，具有广泛的市场应用前景。具体实施方式一种环保型高强度聚苯胺复合涂料及其制备方法，包括以下步骤：a.取100份质量分数为10％的聚乙烯醇溶液(PVA)加至250ml的三口烧瓶中，温度升至70～90℃；然后缓慢加入碱性溶液，将pH值调至10-11后，然后缓慢逐滴加入1～4份的环氧氯丙烷(ECIP)，继续反应1h；用酸将体系pH值调为中性，即可制得ECIP改性的PVA溶液(ECIP-PVA)。b.按重量份计量，保持反应温度为80℃，首先称量二次蒸馏的苯胺1～5份，将其与100份的ECIP-PVA混合，反应时间为2h。然后将体系置于冰水浴中，加入酸溶液将体系pH值调节为1～2，再滴加计量的氧化剂引发苯胺的氧化还原反应，反应12～48h制得聚苯胺接枝改性聚乙烯醇(PANI-g-PVA)分散液。c.按重量份计，称取5～15份软性丙烯酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型高强度聚苯胺复合涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.按重量份计量，取100份质量分数为10％的聚乙烯醇水溶液，温度升至70～90℃；然后缓慢加入碱，将pH值调至10‑11后，然后缓慢逐滴加入1～4份的环氧氯丙烷，继续充分反应；用酸将体系pH值调为中性，制得ECIP改性的PVA溶液，即ECIP‑PVA溶液；b.按重量份计量，首先称量二次蒸馏的苯胺1～5份，将其与100份的ECIP‑PVA混合，保持反应温度为70～90℃，充分反应；然后将体系置于冰水浴中，加入酸将体系pH值调节为1～2，再滴加氧化剂引发苯胺的氧化还原反应，充分反应制得聚苯胺接枝改性聚乙烯醇分散液；即PANI‑g‑PVA分散液；c.按重量份计，称取5～15份软性丙烯酸酯单体与5～15份硬性丙烯酸酯单体混合，并加入10～30份的水和0.1‑0.3份表面活性剂，超声分散制得混合溶液；缓慢将混合溶液和引发剂溶液同时滴入100份PANI‑g‑PVA分散液中，升温至70～90℃，反应制得水性聚丙烯酸酯/聚苯胺‑聚乙烯醇互穿聚合物网络结构分散液，即PA/PANI‑PVA分散液；d.取100份水性环氧树脂作为基体树脂，添加PA/PANI‑PVA分散液1～5份，增稠剂0.05～0.2份，消泡剂0.1～0.5份，成膜助剂3～10份，采用物理共混法混合均匀，即得到环保型高强度聚苯胺复合防腐涂料。...

【技术特征摘要】
1.一种环保型高强度聚苯胺复合涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.按重量份计量，取100份质量分数为10％的聚乙烯醇水溶液，温度升至70～90℃；然后缓慢加入碱，将pH值调至10-11后，然后缓慢逐滴加入1～4份的环氧氯丙烷，继续充分反应；用酸将体系pH值调为中性，制得ECIP改性的PVA溶液，即ECIP-PVA溶液；b.按重量份计量，首先称量二次蒸馏的苯胺1～5份，将其与100份的ECIP-PVA混合，保持反应温度为70～90℃，充分反应；然后将体系置于冰水浴中，加入酸将体系pH值调节为1～2，再滴加氧化剂引发苯胺的氧化还原反应，充分反应制得聚苯胺接枝改性聚乙烯醇分散液；即PANI-g-PVA分散液；c.按重量份计，称取5～15份软性丙烯酸酯单体与5～15份硬性丙烯酸酯单体混合，并加入10～30份的水和0.1-0.3份表面活性剂，超声分散制得混合溶液；缓慢将混合溶液和引发剂溶液同时滴入100份PANI-g-PVA分散液中，升温至70～90℃，反应制得水性聚丙烯酸酯/聚苯胺-聚乙烯醇互穿聚合物网络结构分散液，即PA/PANI-PVA分散液；d.取100份水性环氧树脂作为基体树脂，添加PA/PANI-PVA分散液1～5份，增稠剂0.05～0.2份，消泡剂0.1～0.5份，成膜助剂3～10份，采用物理共混法混合均匀，即得到环保型高强度聚苯胺复合防腐涂料。2.根据权利要求1所述的一种环保型高强度聚苯胺复合涂料的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇型号为0588、1088或1799。3.根据权利要求1所述的一种环保型高强度聚苯胺复合涂料的制备方法，其特征在于：所述碱为氢氧化钾、氢氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海花，孙立宇，费贵强，秦璇，邵彦明，王梦曦，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61