一种植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物及其制备方法，属于涂料技术领域。本发明专利技术首先制备了一种植酸掺杂态聚苯胺，然后将植酸掺杂态聚苯胺添加到聚亚苯基砜中，制备了一种防腐性能优异的植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物。本发明专利技术利用植酸掺杂态聚苯胺独特的氧化还原能力，通过聚苯胺与金属间形成钝化膜的形式提高聚亚苯基砜涂料防腐蚀能力；同时利用植酸本身携带的多磷酸基团进一步促进涂层形成钝化膜，增强涂层防腐蚀能力以及涂层附着力，并在涂层表干期起到一定的抑锈作用。
【技术实现步骤摘要】
一种植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物及其制备方法
本专利技术属于涂料
，具体涉及一种植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物及其制备方法。
技术介绍
聚苯胺是一种新型高分子聚合物材料，在最近二十年引起了研究人员极大的兴趣，聚苯胺具有优良的导电性、独特的氧化还原性能，可以用价格低廉的单体通过简便易行的方法合成，且聚苯胺拥有良好的环境稳定性和生物相容性。这些独特的性质使得聚苯胺在防腐蚀涂层、超级电容器、太阳能电池以及传感器等方面具有极大的潜在应用价值。酸掺杂态聚苯胺则是由于不同酸性物质的加入，部分增强了聚苯胺的导电性能，可以使聚苯胺在一定程度上成为半导体。目前成功制备的酸掺杂态聚苯胺种类较多，主要有盐酸掺杂态、磷酸掺杂态、有机磺酸掺杂态等几类酸掺杂态聚苯胺。植酸是一种从植物种子当中提取的有机磷酸类化合物，作为一种提取自植物中的有机酸，植酸在食品、医药、化工等领域有相关应用，尤其可以作为金属除锈剂在金属材料前处理方面获得应用。关于植酸掺杂聚苯胺的研究十分有限，已经存在的部分文献报道了该类型聚合物的合成方式：在公开号为CN106298284A的中国专利《一种导电聚苯胺/氧化石墨烯复合电极材料》中公开了一种植酸掺杂态聚苯胺的合成方法：(1)将一定量过硫酸铵溶解于去离子水中，制得过硫酸铵溶液，然后置于冰水浴中备用；(2)将植酸溶解于去离子水中，再加入去离子水的酸液，制得混合液置于冰水浴中备用；(3)将步骤(1)中值得的过硫酸铵溶液和步骤(2)制得的混合液搅拌混合，于4℃下反应20min形成聚苯胺水凝胶，呈墨绿色，静置后用去离子水透析2～3d直至透析液呈中性，再将透析后的产物冷冻干燥，制得具有孔状结构的导电聚苯胺骨架。在公开号为CA104211959的中国专利《一种网络状聚苯胺导电活性材料的制备方法》中公开了一种网络状聚苯胺导电活性材料的制备方法中提到在0～5℃条件下利用苯胺-植酸溶液以及过硫酸铵-盐酸溶液进行混合并聚合并形成网络状结构聚苯胺并应用于导电材料中。关于植酸掺杂态聚苯胺的制备方式，类似以上的文献报道还有一些，但是上述方法手段复杂，对温度要求严格，难以实现真正的工业化生产。聚亚苯基砜(PPSU)作为特种工程塑料的一种，具有耐高温、抗蠕变、耐腐蚀、机械性能好等特点，近年来作为涂料成膜物质越来越受到涂料研究者的关注。在公开号为CN103865378的中国专利《一种聚苯基砜涂料的配方及其制备方法和涂覆工艺》中，提到了关于聚亚苯基砜方面的复合涂料，该专利通过添加聚醚醚酮微粉、含氟聚合物、填料和复合溶剂制备了一种新型复合涂料。综合来看，将植酸掺杂态聚苯胺和聚亚苯基砜树脂共同制备的涂料将发挥各自优势，形成良好的协同效应，得到一种性能优异的新型防腐涂料。
技术实现思路
本专利技术的目的是一种植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物及其制备方法。本专利技术首先制备一种植酸掺杂态聚苯胺，然后将植酸掺杂态聚苯胺添加到聚亚苯基砜中制备了一种防腐性能优异的植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物。利用植酸掺杂态聚苯胺独特的氧化还原作用，与金属间形成钝化膜的形式，提高聚亚苯基砜树脂防腐蚀能力；同时，利用植酸本身携带的多磷酸基团与金属间的螯合作用，进一步促进涂层与金属间形成的钝化膜，增强涂层附着力以及涂层防腐蚀能力，并在涂层表干期发挥一定程度的抑锈作用。本专利技术的技术方案如下：所述的一种植酸掺杂态聚苯胺的制备方法，其步骤如下：(1)称取一定量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)、苯胺与过硫酸铵加入到浓度为0.05～0.2mol/L的植酸水溶液中，分别配制成苯胺/N-甲基吡咯烷酮/植酸溶液和过硫酸铵/植酸溶液；苯胺与过硫酸铵的质量比为1～2.5：1，苯胺/N-甲基吡咯烷酮/植酸溶液中苯胺的浓度为0.05～0.5g/mL，N-甲基吡咯烷酮的浓度为0.01～0.25g/mL；植酸的结构式如下所示：(2)将步骤(1)配置好的苯胺/N-甲基吡咯烷酮/植酸溶液在20～40℃的水浴温度下进行搅拌，搅拌速度为60～80r/min，在该水浴温度下，向其中滴加配置好的过硫酸铵/植酸溶液，3～5s/滴，并不断搅拌，直至过硫酸铵/植酸溶液滴加完成；(3)将步骤(2)所得产物在步骤(2)的水浴温度下再充分反应4～6h，形成植酸掺杂态聚苯胺固态沉淀，减压过滤，然后分别用质量分数95％乙醇和去离子水充分洗涤沉淀物，再在20～40℃条件下真空干燥16～24h，得到植酸掺杂态聚苯胺。本专利技术所述的一种植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物，按质量和100％计算，其组份及各组份质量百分数如下：其中，向涂料中添加的非必需的其它颜料、填料和助剂等，可以进一步提高涂料组合物的装饰性和保护性。所述聚亚苯基砜树脂为羟基封端的聚亚苯基砜树脂，其结构式如下所示：其中n为50～130的整数。此类聚亚苯基砜树脂的羟基封端端基活性较高，可以发生交联反应，使涂层更加致密，更好地阻止腐蚀介质的渗透，而且羟基也可以与金属底材发生作用，在一定程度上加强了与金属的附着能力，进一步加强了涂层对金属的防腐蚀能力。该分子量条件下聚亚苯基砜树脂所形成的涂料粘度适中，适合喷涂，同时能保证足够的机械强度。分子量过大或者过小，会使其固含量、流平性、膜厚等发生较大变化，从而影响其各项性能，甚至无法实现喷涂。稀释剂为由真溶剂和助溶剂按质量比1～5：1混合而成的复合溶剂，真溶剂可以为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上，使用多种真溶剂时可以以任意比例进行混合添加；助溶剂可以为甲苯、二甲苯、丁酮、环己酮中的一种或两种以上，使用助溶剂时可以以任意比例进行混合添加。非必需的其它颜料和填料可以是涂料领域常见的颜料和填料，如铁红、钴绿、炭黑、锰黑、铬绿、珠光粉、石墨等中的一种或两种以上，可根据颜色进行选择添加。非必需助剂可以为涂料领域常用的防沉降助剂等，如有机膨润土、气相二氧化硅中的一种或两种以上。本专利技术所述的一种植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物的制备方法，其特征在于：在2000r/min～2700r/min的搅拌转速下，将成膜树脂聚亚苯基砜添加到稀释剂中，再依次加入植酸掺杂态聚苯胺，非必需的其它颜料、填料和助剂，升高转速至3800r/min～4500r/min，研磨4～8h，得到所述植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物。本专利技术所述植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物的涂覆工艺如下：利用空气喷枪和空气压缩机将粘度适宜的涂料组合物喷涂到经80～120目金刚砂喷砂处理、接着通过丙酮酒精等物质清洗并在100～120℃温度干燥后达到表面清洁度为Sa2.5级的铁、铝等金属底材上，在100～120℃下烘烤10～30min，再升温至360～390℃下固化5～15min得到涂层。由上述方法制得的涂层需要按照以下标准与方法进行性能测试：1、样板涂层附着力参考GB/T1720-79《漆膜附着力测定法》进行测试。2、样板涂层厚度参本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物，按质量和100％计算，其组份及各组份质量百分数如下：/n
【技术特征摘要】
1.一种植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物，按质量和100％计算，其组份及各组份质量百分数如下：
其中，植酸掺杂态聚苯胺由如下步骤制备得到，
(1)称取N-甲基吡咯烷酮、苯胺与过硫酸铵加入到浓度为0.05～0.2mol/L的结构式如下所示的植酸水溶液中，分别配制成苯胺/N-甲基吡咯烷酮/植酸溶液和过硫酸铵/植酸溶液；苯胺与过硫酸铵的质量比为1～2.5：1，苯胺/N-甲基吡咯烷酮/植酸溶液中苯胺的浓度为0.05～0.5g/mL，N-甲基吡咯烷酮的浓度为0.01～0.25g/mL；
(2)将配置好的苯胺/N-甲基吡咯烷酮/植酸溶液在20～40℃的水浴温度下进行搅拌，搅拌速度为60～80r/min，在该水浴温度下，向其中滴加配置好的过硫酸铵/植酸溶液，控制滴加速度在3～5s/滴，并不断搅拌，直至过硫酸铵/植酸溶液滴加完成；
(3)在步骤(2)的水浴温度下再充分反应4～6h，形成植酸掺杂态聚苯胺固态沉淀，减压过滤，然后分别用质量分数95％乙醇和去离子水充分洗涤沉淀物，再在20～40℃条件下真空干燥16～24h，得到植酸掺杂态聚苯胺。
2.如权利要求1所述的一种植酸掺杂态聚苯胺/聚亚苯基砜涂料组合物，其特征在于：聚亚苯基砜树脂为羟...
【专利技术属性】
技术研发人员：关绍巍，曹光兆，祝世洋，张博，狄宜增，王洪悦，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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