一种排粪便管道的防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及防腐涂料技术领域，具体提供了一种排粪便管道的防腐涂料，防腐涂料包括以下重量份的原料：10‑25份微胶囊、15‑30份负载缓蚀剂的纳米复合材料、100份环氧树脂、7‑15份六亚甲基二异氰酸酯、2‑4份颜填料、3‑5份分散剂和2‑4份成膜剂，微胶囊的壳材为壳聚糖，微胶囊的芯材为氧化石墨烯、绢云母粉以及腐蚀抑制剂，负载缓蚀剂的纳米复合材料为负载有缓蚀剂的氧化石墨烯‑二氧化硅复合材料。本发明专利技术所制得防腐涂料具有优异的耐腐蚀能力和耐化学能力，同时还具有优异的机械性能。

A kind of anticorrosive coating for defecation pipeline and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种排粪便管道的防腐涂料及其制备方法
本专利技术涉及防腐涂料
，特别是涉及一种排粪便管道的防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
环氧树脂拥有优异的抗渗透性、耐化学性和对非均质材料的附着性，因此环氧树脂一直以来在防腐领域中都备受青睐，然而，环氧树脂涂层本身具有三维网络结构，本质上是脆性的，易产生裂纹，并且环氧树脂涂层表面有大量疏松的孔洞，这些特性都会加快管道表面的腐蚀。为了弥补这一缺陷，科学家们倾向于向环氧树脂涂料中添加纳米材料，尤其是石墨烯更受人们的青睐和关注，这是因为石墨烯比表面积大，透明而不透气，具有比较好的阻隔性能，还可以改善基材的粘附强度，增强环氧树脂涂层的耐磨性。但是，日前，加州大学和美国西北大学的教授均指出石墨烯虽然具有良好的物理隔绝性能，但是由于石墨烯具有较高的导电性，在电化学角度上石墨烯在腐蚀过程中做了正极，加剧了金属表面的电化学腐蚀速率，这就限制了石墨烯在金属管道等防腐领域的应用。即使在管道表面涂覆了防腐涂层，但是受到各种恶劣环境的影响，涂层表面会出现一种细小的裂纹，一些腐蚀性介质就会通过这些细小的裂纹渗透到管道基材的表面从而加速了管道基材的腐蚀，对于细小裂纹的处理，通过人工不定期修复处于地下的排粪便管道并不现实，因此，自修复防腐涂料应运而生。自修复防腐涂料是指涂层遭到破坏以后具有自修复功能的涂料，自修复防腐涂料按照其种类可以分为缓蚀剂型、微胶囊型以及高聚物型自修复防腐涂料。早期的自修复防腐涂料是基于六价铬化合物在碳钢表面形成一层致密的钝化膜，但是六价铬化合物有毒且易被人体吸收，具有致癌作用。近年来，一些新型的对环境友好的缓蚀剂逐渐替代了六价铬化合物，但是这些缓蚀剂与涂层之间的相容性较差且缓蚀剂的缓蚀性能受到多种因素的影响，一方面影响了涂层的防腐效果，另一方面也使得缓蚀剂难以均匀地分散在涂层中。由于这一原因，缓蚀剂在防腐涂料中的应用受到了限制。高聚物型自修复防腐涂料是利用一些特定结构元素的可逆共价键或者弱的非共价键相互作用来达到自修复的目的，虽然其在生产和施工过程中易控制，但是高聚物型自修复涂料的涂膜硬度、耐磨性等机械性能较低，并且自修复过程需要加热才能实现，这也限制了其在工业上大规模的应用。目前，自修复涂料研究较多的是微胶囊型自修复涂料，其是将修复剂包裹在微胶囊中，当涂层遭到损坏出现裂纹时，微胶囊破裂，修复剂从微胶囊中释放出来，修复剂对裂纹进行修复。但是微胶囊自修复涂料在生产使用中存在难点，若微胶囊自修复涂料添加量较少则起不到修复效果；若微胶囊自修复涂料添加量太大会影响涂层的机械性能，因此，一直以来微胶囊自修复涂料的使用受到了一定的限制。排粪便管道多属于地埋管道，地下环境复杂多变，如含有重金属、有害气体、污水、盐类等物质，并且排粪便管道所输送的粪便中成分更是复杂，其中细菌的作用会导致硫氢化合物、硫醇的产生，并且还会有尿素等物质的存在；而管道多处于非满管的运输状态下，这些因素使得排粪便管道腐蚀日益严重。排粪便管道出现腐蚀后，在维护、更换、保养等方面需要付诸大量的经济代价，而且对市容市貌以及人们生存环境产生了消极的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种用于排粪便管道的防腐涂料，这种防腐涂料具有自修复功能且不影响涂层机械性能，为了解决这个技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种排粪便管道的防腐涂料，包括以下重量份的原料：10-25份微胶囊、15-30份负载缓蚀剂的纳米复合材料、100份环氧树脂、7-15份六亚甲基二异氰酸酯、2-4份颜填料、3-5份分散剂和2-4份成膜剂。优选地，微胶囊的壳材为壳聚糖，微胶囊的芯材为氧化石墨烯、绢云母粉以及腐蚀抑制剂，所述的腐蚀抑制剂为辛基硅醇、三氯化铈、钼酸、苯并三氮唑中的一种或几种的混合物。优选地，负载缓蚀剂的纳米复合材料为负载有缓蚀剂的氧化石墨烯-二氧化硅复合材料，所述的缓蚀剂为甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、十六烷胺、2-疏基苯并噻唑中的一种或几种的混合物。优选地，成膜剂为聚醋酸乙烯酯乳液、二丙二醇丁醚、氨基树脂、丙烯树脂和焦油系树脂的混合物，所述的颜填料为钛白粉、三聚氰胺、高岭土的混合物。优选地，分散剂为油酸钠、苯乙烯磺酸钠、硫酸化蓖麻酸钠、环烷硫酸钠中的一种或几种的混合物。一种排粪便管道的防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）制备微胶囊；（2）制备负载缓蚀剂的纳米复合材料；（3）将步骤（2）中制得的负载缓释剂的纳米复合材料加入无水乙醇中，二者质量比例为1:50，在室温条件下超声分散3h，然后离心得到沉淀物；（4）取100份环氧树脂加入分散罐中，并加入3-5份分散剂，在300-500r/min的转速下搅拌3-7min得到混合物A；（5）向混合物A中加入7-15份六亚甲基二异氰酸酯、2-4份颜填料、2-4份成膜剂，在600-700r/min的转速下搅拌5-10min，得到混合物B；（6）向混合物B中加入10-25份微胶囊和15-30份沉淀物，在200-300r/min的转速下搅拌均匀得到防腐涂料。微胶囊的制备方法包括以下步骤：（1）在搅拌罐中依次加入水和明胶，在50℃下搅拌至明胶完全溶解，得到明胶溶液，所得的明胶溶液中明胶的浓度为1.5wt%；（2）将3份壳聚糖、0.5份氧化石墨烯、0.5份绢云母粉以及1.5份腐蚀抑制剂、0.2份十二烷基苯磺酸钠加入15份水中，以2000转每分钟的速度剪切乳化3分钟，从而得到乳液；（3）将所得的乳液逐滴加到明胶溶液中，并用5wt%氢氧化钠溶液将其PH调至5.0-5.8，在50℃下搅拌反应30分钟，搅拌转速为300转每分钟，制得悬浮液；（4）将所得的悬浮液用冰水浴降温至0-8℃，缓慢滴加戊二醛水溶液，并用5wt%氢氧化钠溶液调节体系PH至5.0-5.8，维持体系温度在0-8℃30分钟，然后控制体系温度在45℃，用5wt%氢氧化钠溶液调节PH至5.9-6.2，反应2-4小时后得到微胶囊乳液；（5）将0.06g/ml的单宁加入到所得的微胶囊乳液，控制体系温度在45℃下搅拌反应6小时，并冷却、离心、抽滤，常温下自然干燥得到微胶囊。负载缓蚀剂的纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：（1）将2-3份的氧化石墨烯加入到100份水中，在室温下超声处理0.5-1h氧化石墨烯的水溶液；（2）将2-4份冰醋酸加入到40份的无水乙醇中，搅拌条件下缓慢加入8-15份钛酸丁酯，得到混合液；（2）将混合液缓慢滴入氧化石墨烯的水溶液中，300-600r/min的转速下搅拌0.5-1.0h，并常温下静置5-7h，得到凝胶；（3）将凝胶烘干并研磨得到氧化石墨烯-二氧化钛复合材料；（4）将缓蚀剂加入到水中，并加入氧化石墨烯-二氧化钛复合材料，常温下超声处理0.5-1h，然后离心、洗涤、抽滤、干燥，从而得到负载缓蚀剂的纳米复合材料。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术采用微胶囊、负载有缓蚀剂的纳米复合材料相结合的方式来提高防腐涂料的防腐性能，其中微胶囊的壳层采用壳聚糖，壳聚糖上含有大量的活性基团，可以与其它组分产生相互作用，进而起到固化作用，而且壳聚糖作为天然的高分子材料，具有优良的相容性、安全性和可降解性，对环境友好；而微胶囊的芯材含有有机和无机型的缓蚀剂，无机型的缓蚀剂具有较长的寿命、更活泼的化学活性，能够以较快的速度破壁而出，提高了防本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排粪便管道的防腐涂料，其特征在于：所述的防腐涂料包括以下重量份的原料：10‑25份微胶囊、15‑30份负载缓蚀剂的纳米复合材料、100份环氧树脂、7‑15份六亚甲基二异氰酸酯、2‑4份颜填料、3‑5份分散剂和2‑4份成膜剂。

【技术特征摘要】
1.一种排粪便管道的防腐涂料，其特征在于：所述的防腐涂料包括以下重量份的原料：10-25份微胶囊、15-30份负载缓蚀剂的纳米复合材料、100份环氧树脂、7-15份六亚甲基二异氰酸酯、2-4份颜填料、3-5份分散剂和2-4份成膜剂。2.根据权利要求1所述的一种排粪便管道的防腐涂料，其特征在于：微胶囊的壳材为壳聚糖，微胶囊的芯材为氧化石墨烯、绢云母粉以及腐蚀抑制剂，所述的腐蚀抑制剂为辛基硅醇、三氯化铈、钼酸、苯并三氮唑中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种排粪便管道的防腐涂料，其特征在于：负载缓蚀剂的纳米复合材料为负载有缓蚀剂的氧化石墨烯-二氧化硅复合材料，所述的缓蚀剂为甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、十六烷胺、2-疏基苯并噻唑中的一种或几种的混合物。4.根据权利要求3所述的一种排粪便管道的防腐涂料，其特征在于：所述的成膜剂为聚醋酸乙烯酯乳液、二丙二醇丁醚、氨基树脂、丙烯树脂和焦油系树脂的混合物，所述的颜填料为钛白粉、三聚氰胺、高岭土的混合物。5.根据权利要求4所述的一种排粪便管道的防腐涂料，其特征在于：所述的分散剂为油酸钠、苯乙烯磺酸钠、硫酸化蓖麻酸钠、环烷硫酸钠中的一种或几种的混合物。6.一种根据权利要求1-5任一所述的排粪便管道的防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：（1）制备微胶囊；（2）制备负载缓蚀剂的纳米复合材料；（3）将步骤（2）中制得的负载缓释剂的纳米复合材料加入无水乙醇中，二者质量比例为1:50，在室温条件下超声分散3h，然后离心得到沉淀物；（4）取100份环氧树脂加入分散罐中，并加入3-5份分散剂，在300-500r/min的转速下搅拌3-7min得到混合物A；（5）向混合物A中加入7-15份六亚甲基二异氰酸酯、2-4份颜填料、2-4份成膜剂，在600-700r/min的转速下搅拌5-10min，得到混合物B；（6）向混合物B中加入10-25份微胶囊和15-30份沉淀物，在200-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王抗，程广飞，牛利利，程翠霞，
申请(专利权)人：大洋电力科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41