一种聚吡咯耐蚀防腐涂料及其制备和使用方法及复合材料技术

本发明专利技术公开了一种聚吡咯耐蚀防腐涂料及其制备和使用方法及复合材料，通过化学氧化聚合法制备了酸掺杂的聚吡咯材料，并通过其对E‑44环氧树脂进行了改性，添加到环氧树脂中，然后涂覆在镁合金上，研究了其防腐蚀性能。合成的十二烷基苯磺酸钠掺杂的聚合物作为填料添加到环氧树脂中作为涂料的涂层电阻增大、腐蚀电流密度减小，即该种涂料的耐蚀性能提高。结合力良好，有很好的施工性且污染小、成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种聚吡咯耐蚀防腐涂料及其制备和使用方法及复合材料
本专利技术涉及防腐蚀
，具体涉及一种聚吡咯耐蚀防腐涂料及其制备和使用方法及复合材料。
技术介绍
导电高分子同时具有金属的导电性和高分子材料的双重属性，且成本低廉，质量密度小，易于合成和加工，这使得它们可以大规模应用于工业领域，如二极管、移动电话、微型显示器、太阳能电池及海洋防腐等方面。以涂层方式覆盖在金属基体表面可以提高由基体材料制备的零部件的耐蚀性与寿命。其中，聚吡咯(Polypyrrole,PPY)具有良好的掺杂、导电性能，可修饰在电极表面用作电催化材料，且比聚苯胺对金属的保护更好，比聚噻吩的防腐性能更好。目前制备聚吡咯防腐涂层的方法主要有以下三种电化学聚合，化学氧化法，共溶等，但是这些方法存在导电性能、耐蚀性不足的缺陷，涂层质量还有待提高。因此如何获得高分子耐蚀涂层，并且选择一种生产设备简单、工艺流程短的制备方法，获得与基体结合力好、不易脱落且耐蚀性能优异的涂层是亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种聚吡咯耐蚀防腐涂料及其制备和使用方法及复合材料，本专利技术的技术方案能够得到导电性能、耐蚀性较高的耐蚀防腐涂层。为实现本专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种聚吡咯耐蚀防腐涂料，其组分包括环氧树脂、固化剂和掺杂聚吡咯粉末，以质量比计，环氧树脂、固化剂和掺杂聚吡咯粉末的质量比为(60±1)：(30±0.5)：1；所述掺杂聚吡咯粉末为草酸掺杂聚吡咯粉末或者二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯粉末。优选的，掺杂聚吡咯粉末的制备过程包括：将十二烷基苯磺酸钠或草酸加入乙醇水溶液中，充分搅拌溶解，得到溶液A；向溶液A中加入吡咯单体，进行搅拌反应，充分反应后得到溶液B；向溶液B中加入FeCl3水溶液，使得Fe3+与吡咯的摩尔比＝(3±1)：1，进行搅拌反应，充分反应后得到混合液；对所述混合液进行离心分离、洗涤、真空干燥，得到掺杂聚吡咯粉末；其中，乙醇水溶液中，乙醇与水的体积比为(1±0.3)：1；每60-80ml乙醇对应加入2-3mmol十二烷基苯磺酸钠或草酸；每2-3mmol十二烷基苯磺酸钠或草酸对应加入1.6-2.5ml吡咯单体；FeCl3水溶液中，每40-50ml的溶剂对应的溶质为4.8-6.2g。优选的，所述环氧树脂为E-44环氧树脂或同类环氧树脂。优选的，所述固化剂为聚酰胺固化剂。优选的，将十二烷基苯磺酸钠或草酸加入乙醇水溶液后，搅拌时间为10-20分钟；向溶液A中加入吡咯单体后，搅拌反应时间为30-50分钟；向溶液B中加入FeCl3水溶液后，搅拌反应时间为30min-60min；所述真空干燥的温度为80-90℃，真空干燥时间为10-12h。本专利技术还提供了一种上所述聚吡咯耐蚀防腐涂料的制备方法，包括如下过程：将环氧树脂加入掺杂聚吡咯粉末散液中，掺杂聚吡咯粉末散液中的分散剂为正丁醇；然后进行搅拌，使正丁醇完全挥发；再加入固化剂，搅拌均匀后得到所述聚吡咯耐蚀防腐涂料。优选的，掺杂聚吡咯粉末散液中，掺杂聚吡咯粉末与正丁醇的物料比为0.02g：(1-2)ml；掺杂聚吡咯粉末与环氧树脂的物料比为0.02g：(1-2)ml。优选的，将环氧树脂加入掺杂聚吡咯粉末散液前，先将环氧树脂加热至35-45℃，然后将环氧树脂加入掺杂聚吡咯粉末散液中；于60-65℃下进行磁力搅拌，使正丁醇完全挥发。本专利技术还提供了一种上所述聚吡咯耐蚀防腐涂料的使用方法，包括如下过程：将所述聚吡咯耐蚀防腐涂料涂覆于基体的表面，于80-90℃条件下真空干燥10-12h。优选的，将聚吡咯耐蚀防腐涂料旋涂于基体的表面。本专利技术还提供了一种复合材料，所述复合材料通过本专利技术上述的使用方法得到，包括基体和所述基体表面的涂层，所述涂层由所述聚吡咯耐蚀防腐涂料真空干燥后形成。优选的，所述基体为ZK61镁合金、AZ91镁合金、AZ31镁合金或AZ41镁合金。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术种聚吡咯耐蚀防腐涂料中，以环氧树脂为成膜物质形成物理屏障，加入聚吡咯粉末增长腐蚀介质的扩散通道，当金属基体与半导体或具有导电性能的聚吡咯相接触时，就会产生电场，这种电场限制了电子从金属到氧化物的转移，阻止腐蚀发生或减小了腐蚀速率。当腐蚀介质到达金属表面，使金属发生氧化，金属发生氧化所释放的电子能够使本征聚吡咯还原，而还原的聚吡咯再将电子释放给氧，自身又氧化成本征态，由于聚吡咯这种循环发生的氧化还原反应，参与了金属表面的产物膜的形成过程，使金属表面形成一层致密的、具有保护作用的产物膜，从而提高耐蚀性，加入聚吡咯对金属基体的保护机理除了物理屏蔽，还包括阳极保护机制，在金属表面形成钝化层，并能修复破坏的钝化层进一步保护金属，提高其抗腐蚀性能。此外，伴随着聚吡咯的氧化还原反应，酸掺杂的阴离子会从聚吡咯的分子链中释放出来，提高其导电性能，并在金属表面与金属离子形成不溶物或络合物，对金属起到二次保护作用。进一步的，所述环氧树脂为E-44环氧树脂或同类环氧树脂，其环氧树脂防腐涂料对金属附着力强，分子结构中含有很多醚键和羟基，这些强极性基团能极大提高环氧树脂的附着力，与金属表面粘结能力尤为强。所以当环氧树脂涂覆于金属表面时能起到非常好的防护作用。由于其环氧树脂分子中含有醚键和苯环具有很强的耐腐蚀性，当它与固化剂交联后形成的致密封闭的三维网状结构的热固性物质，所以其具有非常好的耐酸性、耐碱性及耐溶剂性，对金属基体有很强的保护作用。且环氧树脂固化后的内聚力很强，且分子结构致密。所以其机械性能远大于其它树脂。例如收缩率低、弯曲强度大、尺寸稳定性好。进一步的，所述固化剂为聚酰胺固化剂，环氧树脂固化剂种类包括脂肪族多胺固化剂、脂环族多胺固化剂、低分子聚酰胺固化剂。对于在大型建筑如船舶、码头上来说，所需要的环氧涂料需要室温固化、固化速度快、操作方便等特点。而聚酰胺固化剂非常符合这一特点，其固化收缩率小、固化物尺寸稳定、韧性大、配比不苛刻，且能在室温下固化。本专利技术聚吡咯耐蚀防腐涂料的制备方法中，将环氧树脂加入掺杂聚吡咯粉末散液中，掺杂聚吡咯粉末散液中的分散剂为正丁醇；然后进行搅拌，使正丁醇完全挥发；再加入固化剂，搅拌均匀后得到所述聚吡咯耐蚀防腐涂料，化学氧化法制备的聚吡咯呈粉末状，有利于大规模制备，通过改变氧化剂的种类与数量，可以有效调节聚吡咯的形貌与结构。在制备复合材料方面，化学氧化法相对于电化学合成法更易于控制复合材料的配比，整个体系环境更易于控制。化学氧化过程中掺酸可以最大限度的保留共扼结构的完整性而使提高电导率。将聚吡咯粉末分散在正丁醇中，相比于分散在水中分散性更好，且正丁醇比水更易挥发，从而排除它对溶液造成的影响。聚吡咯粉末作为填料添加在树脂中所形成的涂层不但可以发挥了聚吡咯的防腐蚀作用，而且还有对水较好的屏蔽作用，防护性能优异，施工也比较方便，因此在研制、生产和应用方面具有广泛的应用前景。进一步的，掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚吡咯耐蚀防腐涂料，其特征在于，其组分包括环氧树脂、固化剂和掺杂聚吡咯粉末，以质量比计，环氧树脂、固化剂和掺杂聚吡咯粉末的质量比为(60±1)：(30±0.5)：1；/n所述掺杂聚吡咯粉末为草酸掺杂聚吡咯粉末或者十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯粉末。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚吡咯耐蚀防腐涂料，其特征在于，其组分包括环氧树脂、固化剂和掺杂聚吡咯粉末，以质量比计，环氧树脂、固化剂和掺杂聚吡咯粉末的质量比为(60±1)：(30±0.5)：1；
所述掺杂聚吡咯粉末为草酸掺杂聚吡咯粉末或者十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯粉末。


2.根据权利要求1所述的一种聚吡咯耐蚀防腐涂料，其特征在于，掺杂聚吡咯粉末的制备过程包括：
将十二烷基苯磺酸钠或草酸加入乙醇水溶液中，充分搅拌溶解，得到溶液A；
向溶液A中加入吡咯单体，进行搅拌反应，充分反应后得到溶液B；
向溶液B中加入FeCl3水溶液，使得Fe3+与吡咯的摩尔比＝(3±1)：1，进行搅拌反应，充分反应后得到混合液；
对所述混合液进行离心分离、洗涤、真空干燥，得到掺杂聚吡咯粉末；
其中，乙醇水溶液中，乙醇与水的体积比为(1±0.3)：1；每60-80ml乙醇对应加入2-3mmol十二烷基苯磺酸钠或草酸；每2-3mmol十二烷基苯磺酸钠或草酸对应加入1.6-2.5ml吡咯单体；FeCl3水溶液中，每40-50ml的溶剂对应的溶质为4.8-6.2g。


3.根据权利要求1所述的一种聚吡咯耐蚀防腐涂料，其特征在于，所述固化剂为聚酰胺固化剂，所述环氧树脂为E-44环氧树脂或同类环氧树脂。


4.根据权利要求1所述的一种聚吡咯耐蚀防腐涂料，其特征在于，将十二烷基苯磺酸钠或草酸加入乙醇水溶液后，搅拌时间为10-20分钟；向溶液A中加入吡咯单体后，搅拌反应时间为30-50分钟；向溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李苗苗，邹德宁，佟立波，赵碧芳，李雨浓，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61