纤维表面处理方法、纤维增强防腐涂料及其制法与应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维表面处理方法、纤维增强防腐涂料及其制法与应用。本发明专利技术还公开了一种纤维表面活性处理剂。所述纤维表面处理方法包括对纤维表面进行刻蚀处理、预处理和表面活化处理。所述纤维增强防腐涂料包括：基体树脂、石墨烯、云母粉、亚硝酸钠、金属氧化物、钛白粉、表面改性纤维及纤维表面活性处理剂，其余包括有机溶剂、分散剂、流平剂和消泡剂。本发明专利技术将表面改性纤维添加到防腐涂料中，利用聚合物优越的耐磨性以及高模量增加防护涂层的弹性、韧性和耐磨性，有效提高了涂层的耐冲击性能，防腐涂层能够在内部分布的纤维网络结构作用下，有效将浪花反复拍打的冲击力进行吸收和回弹，从而避免冲击力对涂层造成的疲劳开裂和剥离。

【技术实现步骤摘要】
纤维表面处理方法、纤维增强防腐涂料及其制法与应用
本专利技术涉及一种防腐涂料，特别涉及一种纤维表面处理方法及制备的表面改性纤维、纤维增强防腐涂料及其制备方法，以及其形成的涂层与应用，属于防腐涂料

技术介绍
全世界每年因腐蚀而造成的直接经济损失约为7000亿美元。因此，材料的腐蚀与防护成了未来社会发展的重要焦点，而作为防腐涂料中的重要部分，重防腐涂料新技术的开发也成了迫切需要解决的问题。重防腐涂料是相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻的腐蚀环境里应用的，能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。重防腐涂料的开发也是我国由近海走向深海成为海洋大国必不可少的组成部分。其研究成果也具有重要的应用和经济价值，具有十分重要的社会意义。我国的重防腐涂料目前常用的主要有环氧树脂涂料、聚氨酯树脂涂料、玻璃鳞片涂料等。目前，重防腐涂料的研究聚焦于防护介质的添加以及复合涂层的工艺开发。但防护介质的添加因腐蚀环境的不同而不同。目前，重防腐涂料中所添加的复合介质多以玻璃鳞片为主，其主要功能是利用层叠的鳞片产生迷宫效应，从而进一步阻隔和延长腐蚀介质的渗透速度，从而达到延长腐蚀寿命的目的。但是由于玻璃鳞片具有刚性而非韧性，因此当受到冲击时不能有效缓解冲击力。现有的防腐涂料因其基体树脂固化以后使得涂层变得硬脆，没有很好的弹韧性，从而对涂层抗冲击性能具有一定的阻碍作用。为了提高其涂层韧性又不影响涂层的耐腐蚀性能，除了提高基体树脂自身的柔韧性之外，加入具有功能性的填料是更加快捷有效的方法之一。因此，寻找一种防腐效果能好的功能填料以及防腐性能优异的防腐涂料是业界研究人员长期以来一直努力的方向。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种纤维表面处理方法及制备的表面改性纤维，以克服现有技术中的不足。本专利技术的另一目的在于提供一种纤维增强防腐涂料及其制备方法。本专利技术的另一目的在于提供所述纤维增强防腐涂料的应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种纤维表面活性处理剂，其包括：偶联剂、抗静电剂、附着力促进剂、稀释剂、硬脂酸以及纤维素，其中，所述抗静电剂包括三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐、十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐、硬脂基三甲基季胺盐酸盐、硬脂基二甲基羟乙基季胺高氯酸盐、二丁基油酸酰胺、六甲基磷酰三胺中的任意一种或两种以上的组合，所述附着力促进剂包括丙二醇苯醚、有机硅烷、苯甲醇、乙二醇丁醚中的任意一种或两种以上的组合。在一些实施方案中，所述纤维表面活性处理剂包含按照重量份数计算的如下组分：偶联剂40～60份、抗静电剂0.5～3份、附着力促进剂1～5份、稀释剂20～50份、硬脂酸1～5份以及纤维素1～10份。本专利技术实施例还提供了一种纤维表面处理方法，其包括：对纤维表面进行刻蚀处理，获得经刻蚀处理的纤维；以预处理液对所述经刻蚀处理的纤维进行预处理，获得经预处理的纤维，所述预处理液包括含有季铵盐或鎓盐结构的物质；以及，以前述纤维表面活性处理剂对经预处理的纤维进行表面活化处理，获得表面改性纤维。在一些实施方案中，所述纤维表面处理方法具体包括：将纤维置于碱溶液中于80～120℃进行刻蚀处理30～60min，获得经刻蚀处理的纤维。在一些实施方案中，所述纤维表面处理方法具体包括：将所述经刻蚀处理的纤维先于无水乙醇中浸泡5～10min，之后再加入到预处理液中搅拌5～20min，获得经预处理的纤维。在一些实施方案中，所述纤维表面处理方法具体包括：将经预处理的纤维置于前述纤维表面活性处理剂中，并加热到80～120℃搅拌反应30～60min，进行所述的表面活化处理，获得表面改性纤维。本专利技术实施例还提供了一种纤维增强防腐涂料，其包括：基体树脂、石墨烯、云母粉、亚硝酸钠、金属氧化物、钛白粉、由前述方法制备的表面改性纤维以及前述的纤维表面活性处理剂，其余包括有机溶剂、分散剂、流平剂和消泡剂。在一些实施方案中，所述纤维增强防腐涂料包含按照重量份数计算的如下组分：基体树脂40～60份、石墨烯0.1～0.5份、云母粉3～7份、亚硝酸钠1～5份、金属氧化物5～10份、钛白粉20～40份、表面改性纤维1～5份以及纤维表面活性处理剂2～5份，其余包括有机溶剂、分散剂、流平剂和消泡剂。本专利技术实施例还提供了一种纤维增强防腐涂料的制备方法，其包括：按照前述方法制备表面改性纤维；将所述表面改性纤维加入前述纤维表面活性处理剂中充分搅拌浸渍，并加入有机溶剂、分散剂、流平剂、消泡剂、亚硝酸钠搅拌均匀，之后加入石墨烯、金属氧化物、云母粉搅拌混合均匀，制得混合料液；将基体树脂、混合料液、钛白粉搅拌混合均匀，获得所述纤维增强防腐涂料。本专利技术实施例还提供了由前述纤维增强防腐涂料形成的防腐涂层。相应的，本专利技术实施例还提供了前述的纤维增强防腐涂料或防腐涂层于基材表面防腐领域中的用途。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：1)本专利技术将经表面活化处理的改性纤维作为功能填料添加到防腐涂料中，利用聚合物优越的耐磨性以及高模量增加防护涂层的弹性、韧性和耐磨性，有效提高了涂层的耐冲击性能；同时在处理过程中通过预处理液对纤维的处理，在纤维和树脂缝隙间引入抗菌防腐功能物质，提高了涂层的抗菌防腐蚀性能；2)本专利技术中使用具有两端楔形的纤维作为填料，更能够使纤维在涂料中分布时，楔形的尖端更易于插入树脂中编制弹性网络结构，在涂料固化时，有效降低平整两端与树脂间形成大的罅隙而造成涂层缺陷；3)本专利技术在实验过程中，先将纤维进行刻蚀，增加了纤维的比表面积，也使纤维表面产生沟槽或者凹陷而起到锚固作用，再通过自制的活性表面处理剂对惰性的纤维表面进行活化处理，而活化处理前先用无水乙醇和具有杀菌防腐功能的预处理液对纤维进行预处理，使纤维表面充分润湿后，活性表面处理剂也更容易渗入到纤维表面的沟槽和凹陷中而与纤维表面结合，不但使纤维表面活性基团含量增加，同时也可以提高纤维与树脂或涂料其他成分间的浸润性，当处理过的含有大量活性基团的纤维加入到防腐涂料中时，纤维上接枝的活性反应基团可进一步与涂料基体树脂及其他配料成分发生化学键合而紧密结合，也进一步提高了纤维与涂层材料之间的附着力；4)当本专利技术的防腐涂料在恶劣腐蚀环境中尤其是涉及到浪花飞溅的作业环境时，防腐涂层能够在内部分布的纤维网络结构作用下，有效将浪花反复拍打的冲击力进行吸收和回弹，从而避免冲击力对涂层造成的疲劳开裂和剥离；5)本专利技术的纤维增强防腐涂料的制备方法简单易实施，能够大规模制备，并可广泛应用于江、河、湖、海等具有水表和水下结构的工程表面，尤其适用于浪溅区以及钢结构或钢筋混凝土结构的工程表面的防护，能有效减少腐蚀所造成的损失。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是提供一种纤维表面处理方法及纤维增强防腐涂料的制备和应用，经该方法处理的纤维可应用于各种纤维相关领域，用于提高纤维的多元化应用性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维表面活性处理剂，其特征在于包括：偶联剂、抗静电剂、附着力促进剂、稀释剂、硬脂酸以及纤维素，其中，所述抗静电剂包括三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐、十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐、硬脂基三甲基季胺盐酸盐、硬脂基二甲基羟乙基季胺高氯酸盐、二丁基油酸酰胺、六甲基磷酰三胺中的任意一种或两种以上的组合，所述附着力促进剂包括丙二醇苯醚、有机硅烷、苯甲醇、乙二醇丁醚中的任意一种或两种以上的组合。/n

【技术特征摘要】
1.一种纤维表面活性处理剂，其特征在于包括：偶联剂、抗静电剂、附着力促进剂、稀释剂、硬脂酸以及纤维素，其中，所述抗静电剂包括三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐、十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐、硬脂基三甲基季胺盐酸盐、硬脂基二甲基羟乙基季胺高氯酸盐、二丁基油酸酰胺、六甲基磷酰三胺中的任意一种或两种以上的组合，所述附着力促进剂包括丙二醇苯醚、有机硅烷、苯甲醇、乙二醇丁醚中的任意一种或两种以上的组合。


2.根据权利要求1所述的纤维表面活性处理剂，其特征在于包含按照重量份数计算的如下组分：偶联剂40～60份、抗静电剂0.5～3份、附着力促进剂1～5份、稀释剂20～50份、硬脂酸1～5份以及纤维素1～10份；
优选的，所述抗静电剂包括三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐、硬脂基三甲基季胺盐酸盐、硬脂基二甲基羟乙基季胺高氯酸盐、六甲基磷酰三胺中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述偶联剂包括分子链上含氨基或巯基的物质，优选的，所述偶联剂的分子链上含有羟基、羧基、酯基中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述偶联剂包括KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH792中的任意一种或两种以上互不发生反应的物质的组合，尤其优选为KH550、KH580、KH590、KH792中的任意一种或两种以上互不发生反应的物质的组合；和/或，所述稀释剂包括溶剂油、石油醚、苯醇、异丙醇中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述纤维素包括甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的任意一种或两种以上的组合。


3.一种纤维表面处理方法，其特征在于包括：
对纤维表面进行刻蚀处理，获得经刻蚀处理的纤维；
以预处理液对所述经刻蚀处理的纤维进行预处理，获得经预处理的纤维，所述预处理液包括含有季铵盐或鎓盐结构的物质；以及，
以权利要求1-2中任一项所述的纤维表面活性处理剂对经预处理的纤维进行表面活化处理，获得表面改性纤维。


4.根据权利要求3所述的纤维表面处理方法，其特征在于具体包括：将纤维置于碱溶液中于80～120℃进行刻蚀处理30～60min，获得经刻蚀处理的纤维；
优选的，所述碱溶液包括碱性物质和醇的混合液；尤其优选的，所述碱性物质包括氢氧化钠和/或氢氧化钾；尤其优选的，所述氢氧化钠与氢氧化钾的质量比为2:1～1:2；尤其优选的，所述醇包括无水乙醇；优选的，所述碱溶液的浓度为2～22g/L；
优选的，所述纤维表面处理方法还包括：在对纤维进行洗涤和干燥处理，再将纤维置于碱溶液中；尤其优选的，所述干燥处理的温度为80～100℃。


5.根据权利要求3所述的纤维表面处理方法，其特征在于具体包括：将所述经刻蚀处理的纤维先于无水乙醇中浸泡5～10min，之后再加入到预处理液中搅拌5～20min，获得经预处理的纤维；
优选的，所述预处理液包括含有烷基、甲基或苄基的物质，所述烷基为C8～C18的烷基链段；优选的，所述含有季铵盐或鎓盐结构的物质包括十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、阳离子瓜尔胶、阳离子泛醇、阳离子硅油、十二烷基二甲基氧化胺、甲基-1-(苯甲基)氯化吡啶鎓盐、鲸蜡基氯吡啶鎓盐、烷基异喹啉鎓盐、氯苄铵鎓盐中的任意一种或两种以上的组合，尤其优选为氯苄铵鎓盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基氧化胺、烷基异喹啉鎓盐中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述纤维表面处...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昕，王立平，卢光明，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33