一种水性防腐涂料的填料、制备方法及包含填料的防腐涂料技术

本发明专利技术公开了一种水性防腐涂料的填料、制备方法及包含填料的防腐涂料，本发明专利技术中的方法如下：将质子酸、共聚单体和石墨烯在溶液状态下配成均匀体系，加入引发剂，原位聚合制备所述填料。用质子酸改性在石墨烯上原位聚合的聚苯胺所得到的杂化材料作为填料，不仅解决了制备包含聚苯胺的防腐涂料在水溶液中难以分散，以及在上述的防腐涂料中加入石墨烯等添加料时，石墨烯本身也容易团聚的问题，由此制备的填料具有良好的水溶性、分散性和防腐性。将以上得到的填料加入到水性环氧树脂中，制备得到一种具有优异防腐性能的水性防腐涂料。

Filler, preparation method and anticorrosive coating containing filler of a kind of waterborne anticorrosive coating

【技术实现步骤摘要】
一种水性防腐涂料的填料、制备方法及包含填料的防腐涂料
本专利技术涉及防腐材料
，且特别涉及一种水性防腐涂料的填料、制备方法及包含填料的防腐涂料。
技术介绍
金属的腐蚀对国民经济的发展有着重大的影响，严重的腐蚀会造成巨大的损失甚至威胁人类的生命安全。目前，采用有机涂层对金属加以保护是避免其腐蚀的最有效方式之一。同时，为了减少挥发性有机化合物的排放，水性防腐涂料日益引起人们的重视。近年来，将导电高分子(聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺)用作防腐材料引起了广大科研工作者的极大兴趣。作为导电高分子的一种，聚苯胺在防腐材料领域表现出广阔的前景。二维层状的石墨烯，由于其具有优异的抗渗透性，可以有效的阻隔腐蚀介质，是理想的防腐材料添加料。然而，聚苯胺几乎不溶于水，仅能部分溶于少量有机溶剂如甲基吡咯烷酮和N，N－二甲基甲酰胺。为了制备出一种包含聚苯胺的水溶性防腐涂料，解决聚苯胺的水溶性问题是制备出水性防腐涂料的关键所在。同时，防腐涂料中包括石墨烯等防腐材料添加料时，由于石墨烯片层之间存在强烈的π－π作用，导致石墨烯非常容易团聚，这也极大地限制了石墨烯在防腐领域的应用，由此，如何制备出一种包含聚苯胺的水性防腐涂料，并在水性防腐涂料中使用石墨烯等防腐材料添加料时，使其同时具有良好的水溶性和分散性是急待解决的问题。特此，提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水性防腐涂料的填料、制备方法及应用。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。r>本专利技术提供一种水性防腐涂料的填料的制备方法，包括以下步骤：将质子酸、共聚单体和石墨烯在溶液状态下配成均匀体系，加入引发剂，原位聚合制备填料。本专利技术还提供一种由上述的制备方法制备得到的水性防腐涂料的填料；优选的，填料的组成为石墨烯及其表面负载的改性聚苯胺，且填料中的改性聚苯胺是通过苯胺和质子酸在引发剂的作用下，原位聚合生长的方式生长于石墨烯的表面。本专利技术还提供一种水性防腐涂料，水性防腐涂料包括上述的填料以及成膜树脂、固化剂和水，且填料的质量占成膜树脂和固化剂的总质量的百分比为0.1－0.7％。本专利技术中还提供一种防腐涂层，防腐涂层是通过将由上述的水性防腐涂料涂覆于待防护基本的表面形成的；优选的，待防护基体为金属，更优选的，金属为Q235钢。本专利技术还提供一种制品，制品包含以上的防腐涂层。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种水性防腐涂料的填料、制备方法及包含填料的防腐涂料，本专利技术中的水性防腐涂料的填料通过原位聚合生长的方法制备得到，原位聚合生长是将共聚单体和质子酸在引发剂的引发作用下，将质子酸掺杂于聚合物中，并掺杂质子酸的聚合物原位生长在石墨烯的表面，由此制备出的填料不仅将质子酸掺杂于聚合物中，使质子酸改性的聚合物具有良好的水溶性，而且改性的聚合物生长在石墨烯的表面时，又可以解决石墨烯的团聚问题，可见，本专利技术制备出的填料同时将石墨烯和聚合物和质子酸杂化为一体，具有良好的水溶性和分散性和防腐性。由此制备的含有以上填料的防腐涂料是一种具有优异防腐性能的涂料，将上述的防腐涂料涂敷于待防护的基体的表面可以形成有效的防腐涂层，起到良好的防腐效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例中的制备水性防腐涂料的填料的制备流程示意图；图2为本专利技术实施例中的制备的涂层的制备流程示意图；图3为本专利技术实施例中的石墨烯、樟脑磺酸掺杂的聚苯胺和填料的SEM图；图4为本专利技术实施例中的制备的涂层的脆断面SEM图；图5为本专利技术实施例中的制备的制品在3.5％NaCl溶液中浸泡7天的Bode图；图6为本专利技术实施例中的制备的制品在3.5％NaCl溶液中浸泡7天的Bode图；图7为本专利技术实施例中的制备的涂层浸泡在3.5wt％的NaCl溶液中7天后的动电位极化曲线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例提供的一种水性防腐涂料的填料、制备方法及包含填料的防腐涂料进行具体说明。第一方面，本专利技术实施例提供一种水性防腐涂料的填料的制备方法，包括以下步骤：将质子酸、共聚单体和石墨烯在溶液状态下配成均匀体系，加入引发剂，原位聚合制备填料。目前，在制备包含聚苯胺的水性防腐涂料的过程中，通常是对低聚态聚苯胺或者聚苯胺微球进行改性，使其易溶于水中，然后与石墨烯、石墨烯分散性以及其他助剂等进行混合，得到水性防腐涂料。上述简单的机械混合方式，即使其中的聚苯胺是经过改性的聚苯胺，并且加入了可以分散石墨烯的石墨烯分散剂，但每一种成分作为一种单独的成分，即使在助剂的作用下，由于助剂的作用有限，仅可以部分提高分散性，由此石墨烯本身和聚苯胺微球这些作为主要防腐成分的组分在溶液中的分散性和均匀性还比较差，导致制备得到的水性防腐涂料的防腐性能仍然比较差。为了解决这一技术问题，制备一种真正的水性聚苯胺涂料，专利技术人经过长期的时间发现：将改性聚合物负载到石墨烯的表面，制备出一种杂化材料，可以较好的解决聚合物的水溶性问题，同时解决加入的石墨烯的分散性问题，这是由于：一方面，利用质子酸对聚合物进行改性，使质子酸填充到聚合物的空间结构中，其不同于使用质子酸对聚合物聚合物或者微球进行的表面改性，本专利技术实施例中提供的填充方式可以使聚合物的内部和表面均修饰有质子酸，大大提高了聚合物的溶解性，使聚合物的水溶性提高；另一方面，石墨烯是二维层状结构，由于其具有优异的抗渗透性，可以有效的阻隔腐蚀介质，是理想的防腐材料添加料，将质子酸改性的聚合物原位生长于石墨烯片层的表面时，改性聚合物作为一种改性剂又对石墨烯进行改性，由此使石墨烯不再容易团聚。可见，本专利技术实施例中的制备方法，同时将质子酸、聚合物和石墨烯整合杂化，不仅解决了聚合物和石墨烯的水溶性和分散性问题，而且将石墨烯和聚合物有机的结合起来，制备出更加高效的防腐填料。在可选的实施方式中，包括以下步骤：将石墨烯酸溶液与共聚单体和质子酸混合，在冰浴条件下持续搅拌，直至得到均匀的混合溶液，再加入引发剂，原位聚合制备填料；优选的，冰浴的温度为0－5℃，搅拌的转速为400－600rpm，时间为3－5h；更优选的，石墨烯酸溶液的获取步骤如下：将石墨烯超声分散于0.8－1.2mol/L的HCl溶液中，在超声功率600－1000W下超声25－35min。在可选的实施方式中，质子酸为小分子质子酸；优选的，小分子质子酸包括樟脑磺酸、草酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性防腐涂料的填料的制备方法，包括以下步骤：/n将质子酸、共聚单体和石墨烯在溶液状态下配成均匀体系，加入引发剂，原位聚合制备所述填料。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性防腐涂料的填料的制备方法，包括以下步骤：
将质子酸、共聚单体和石墨烯在溶液状态下配成均匀体系，加入引发剂，原位聚合制备所述填料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将石墨烯酸溶液与共聚单体和质子酸混合，在冰浴条件下持续搅拌，直至得到均匀的混合溶液，再加入引发剂，原位聚合制备所述填料；
优选的，所述冰浴的温度为0－5℃，搅拌的转速为400－600rpm，时间为3－5h；
更优选的，所述石墨烯酸溶液的获取步骤如下：将石墨烯超声分散于0.8－1.2mol/L的HCl溶液中，在超声功率600－1000W下超声25－35min。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂与所述共聚单体的质量比为2－2.5：1；
优选的，所述引发剂为过硫酸铵，所述共聚单体为苯胺。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述质子酸为小分子质子酸，
优选的，所述小分子质子酸包括樟脑磺酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸和磷酸中的一种或几种；
更优选的，所述小分子质子酸选自樟脑磺酸。


5.根据权利要求1－4中任一项所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
向石墨烯的盐酸溶液中加入苯胺和质子酸，在0－5℃的冰浴条件下，以转速为400－600rpm搅拌3－5h，直至形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡彬，任和松，周祚万，王华高，荆长飞，李金哲，支丹丹，陈耀，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51