一种疏水改性纤维素基气凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种疏水改性纤维素基气凝胶及其制备方法和应用，涉及防腐材料技术领域。本发明专利技术提供的疏水改性纤维素基气凝胶具有多孔网络结构，包括疏水纤维素和负载在所述疏水纤维素网络结构中的缓蚀剂，所述疏水纤维素由乙基纤维素经硅烷偶联剂改性得到。将所述疏水改性纤维素基气凝胶应用到有机涂层中，当涂层处于完整状态时，气凝胶中的疏水纤维素能抑制水分子和其他侵蚀性离子在涂层中的扩散速率，提高涂层耐腐蚀性；当涂层发生破损时，气凝胶中的缓蚀剂能有效的释放从而抑制涂层破损裸露出的金属的腐蚀速率，使涂层具有主动防腐性能；且气凝胶中的纤维素为有机材料，与有机涂层具有良好的相容性；且所述疏水改性纤维素基气凝胶制备方法简单。基气凝胶制备方法简单。基气凝胶制备方法简单。

【技术实现步骤摘要】
一种疏水改性纤维素基气凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及防腐材料
，特别涉及一种疏水改性纤维素基气凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]涂层在服役过程中由于受到环境要素(紫外线、热、氧气、湿气和离子等)和机械损害，可能导致涂层屏蔽性能的丧失，造成金属基材的腐蚀。具有主动防腐性能的涂层由于能够在涂层失效后依旧赋予其防护性能而得到了广泛的应用。这类涂层主要是把负载了小分子缓蚀剂的微/纳米容器直接或者在表面进行功能性聚合物修饰后添加到有机涂层中，使得在涂层破损后释放出缓蚀剂以抑制金属的腐蚀，其中，应用较多的微/纳米容器为碳纳米管和介孔二氧化硅等。虽然这些微/纳米容器材料能够提供较好的防腐性，但是其为无机材料，与有机涂层的相容性较差，尤其是在添加量较大时，会明显影响有机涂层的耐腐蚀性，且其制备工艺复杂而难以规模化应用。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种疏水改性纤维素基气凝胶及其制备方法和应用。本专利技术提供的疏水改性纤维素基气凝胶应用于有机涂层中，不仅能够赋予涂层主动防腐性能，提高涂层的耐腐蚀性，而且与有机涂层的相容性好，并且制备方法简单。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种疏水改性纤维素基气凝胶，所述疏水改性纤维素基气凝胶具有多孔网络结构；所述疏水改性纤维素基气凝胶包括疏水纤维素和负载在所述疏水纤维素网络结构中的缓蚀剂，所述疏水纤维素由乙基纤维素经硅烷偶联剂改性得到。
[0006]优选地，所述硅烷偶联剂包括全氟硅烷和/或碳原子数大于15的直链硅烷。
[0007]优选地，所述缓蚀剂包括油溶性缓蚀剂和/或水溶性缓蚀剂。
[0008]优选地，所述乙基纤维素与硅烷偶联剂的质量比为(10.0～15.0):(1.0～2.0)；所述疏水纤维素与缓蚀剂的质量比为1:0.5～1:1。
[0009]本专利技术提供了以上技术方案所述疏水改性纤维素基气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将硅烷偶联剂水解后与乙基纤维素进行缩合反应，得到疏水纤维素；
[0011]将所述疏水纤维素与缓蚀剂在醇
‑
水溶剂中进行混合，将所得分散液进行冷冻干燥，得到疏水改性纤维素基气凝胶。
[0012]优选地，所述水解的方法包括以下步骤：
[0013]将硅烷偶联剂与乙醇和水混合，将所得混合液的pH值调节至3.0～5.0进行水解反应；所述水解反应的时间为0.3～1h。
[0014]优选地，所述缩合反应的温度为50～70℃，时间为7～10h。
[0015]优选地，所述醇
‑
水溶剂为叔丁醇和水的混合溶剂，所述混合溶剂中水与叔丁醇的
体积比为4:6～1:9；所述混合在搅拌条件下进行，所述混合的时间为2～10h。
[0016]本专利技术提供了以上技术方案所述疏水改性纤维素基气凝胶或以上技术方案所述制备方法制备得到的疏水改性纤维素基气凝胶在有机涂料中的应用；所述有机涂料的组分包括有机树脂。
[0017]优选地，所述有机树脂包括环氧树脂、聚酰亚胺树脂、醇酸树脂和丙烯酸树脂中的一种或几种；所述疏水改性纤维素基气凝胶的质量为有机树脂质量的3～10％。
[0018]本专利技术提供了一种疏水改性纤维素基气凝胶，所述疏水改性纤维素基气凝胶具有多孔网络结构；所述疏水改性纤维素基气凝胶包括疏水纤维素和负载在所述疏水纤维素网络结构中的缓蚀剂，所述疏水纤维素由乙基纤维素经硅烷偶联剂改性得到。本专利技术利用乙基纤维素具有三维网络结构的特点负载缓蚀剂，通过对乙基纤维素进行硅烷偶联剂改性，使乙基纤维素具有疏水特性并控制纤维素中缓蚀剂的释放速率。将本专利技术提供的疏水改性纤维素基气凝胶应用到有机涂层中，当涂层处于完整状态时，气凝胶中的疏水纤维素能够抑制水分子和其他侵蚀性离子在涂层中的扩散速率，使其迁移受阻，从而提高涂层的耐腐蚀性，延长涂层的服役寿命；当涂层发生破损时，涂层中的缓蚀剂能够有效的释放从而抑制涂层破损裸露出的金属的腐蚀，使涂层具有主动防腐性能；此外，气凝胶中的纤维素为有机材料，与有机涂层具有良好的相容性。因此，本专利技术提供的疏水改性纤维素基气凝胶能够使涂层兼具耐蚀性和主动防腐性，且与有机涂层的相容性好。
[0019]本专利技术提供了以上技术方案所述疏水改性纤维素基气凝胶的制备方法，过程简单，易于操作，有利于规模化生产。
附图说明
[0020]图1是实施例1制备的疏水改性纤维素基气凝胶的微观形貌图；
[0021]图2是不同pH值下实施例1制备的疏水改性纤维素基气凝胶中缓蚀剂的释放效果图；
[0022]图3是实施例1中未添加与添加疏水改性纤维素基气凝胶的环氧涂层在3.5wt％NaCl溶液中浸泡90天后的Bode图；
[0023]图4是实施例1中未添加与添加疏水改性纤维素基气凝胶的破损涂层在pH值为3的3.5wt％NaCl溶液中浸泡5天后的Bode图；
[0024]图5是实施例2中未添加与添加疏水改性纤维素基气凝胶的聚酰亚胺涂层在3.5wt％NaCl溶液中浸泡90天后的Bode图；
[0025]图6是实施例2中未添加与添加疏水改性纤维素基气凝胶的破损涂层在pH值为5的3.5wt％NaCl溶液中浸泡5天后的Bode图；
[0026]图7是实施例3中未添加与添加疏水改性纤维素基气凝胶的醇酸涂层在3.5wt％NaCl溶液中浸泡90天后的Bode图；
[0027]图8是实施例3中未添加与添加疏水改性纤维素基气凝胶的破损涂层在pH值为5的3.5wt％NaCl溶液中浸泡5天后的Bode图；
[0028]图9是实施例4中未添加与添加疏水改性纤维素基气凝胶的醇酸涂层在3.5wt％NaCl溶液中浸泡90天后的Bode图；
[0029]图10是实施例4中未添加与添加疏水改性纤维素基气凝胶的破损涂层在pH值为7
的3.5wt％NaCl溶液中浸泡5天后的Bode图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种疏水改性纤维素基气凝胶，所述疏水改性纤维素基气凝胶具有多孔网络结构；所述疏水改性纤维素基气凝胶包括疏水纤维素和负载在所述疏水纤维素网络结构中的缓蚀剂，所述疏水纤维素由乙基纤维素经硅烷偶联剂改性得到。
[0031]在本专利技术中，所述硅烷偶联剂优选包括全氟硅烷和/或碳原子数大于15的直链硅烷；所述全氟硅烷优选为全氟辛基三乙氧基硅烷和/或全氟癸基三乙氧基硅烷，所述碳原子数大于15的直链硅烷优选为十六烷基三甲氧基硅烷和/或十八烷基三甲氧基硅烷。在本专利技术中，所述乙基纤维素与硅烷偶联剂的质量比优选为(10.0～15.0):(1.0～2.0)，更优选为(10.0～15.0):(1.0～1.5)；本专利技术通过对乙基纤维素进行硅烷偶联剂改性，使乙基纤维素具有疏水特性并控制纤维素中缓蚀剂的释放速率(改性后的疏水纤维素通过其表面的疏水链阻碍内部缓蚀剂分子和环境介质中的水接触，从而相对于未改性的纤维素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水改性纤维素基气凝胶，其特征在于，所述疏水改性纤维素基气凝胶具有多孔网络结构；所述疏水改性纤维素基气凝胶包括疏水纤维素和负载在所述疏水纤维素网络结构中的缓蚀剂，所述疏水纤维素由乙基纤维素经硅烷偶联剂改性得到。2.根据权利1所述的疏水改性纤维素基气凝胶，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括全氟硅烷和/或碳原子数大于15的直链硅烷。3.根据权利要求1所述的疏水改性纤维素基气凝胶，其特征在于，所述缓蚀剂包括油溶性缓蚀剂和/或水溶性缓蚀剂。4.根据权利要求1～3任意一项所述的疏水改性纤维素基气凝胶，其特征在于，所述乙基纤维素与硅烷偶联剂的质量比为(10.0～15.0):(1.0～2.0)；所述疏水纤维素与缓蚀剂的质量比为1:0.5～1:1。5.权利要求1～4任意一项所述疏水改性纤维素基气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硅烷偶联剂水解后与乙基纤维素进行缩合反应，得到疏水纤维素；将所述疏水纤维素与缓蚀剂在醇
‑
水溶剂中进行混合，将所得分散液进行冷冻干燥，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉星，杨欢，谢彬强，于小荣，苏高申，杨周，李超阳，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：