一种紫外光敏防腐耐磨填料及其制备方法和在涂料中的应用技术

本发明专利技术涉及一种紫外光敏防腐耐磨功能填料，其组成及配比按重量份如下：紫外光敏主填料150

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光敏防腐耐磨填料及其制备方法和在涂料中的应用


[0001]本专利技术涉及涂料领域，尤其涉及一种紫外光敏防腐耐磨填料及其制备方法和在涂料中的应用。

技术介绍

[0002]金属腐蚀为人类社会带来了大量的经济损失和重大的安全隐患，导致一些设备的使用寿命下降，增大了企业对设备的维护费用。因此，减缓金属的腐蚀过程十分必要。近年来，研究人员提出了多种防腐策略，例如表面合金化、添加腐蚀抑制剂、采用阴极保护措施以及在金属表面涂层防护层。其中，表面涂层技术由于其施工简单和性能稳定受到了广泛关注。在所有的金属防护层中，有机涂层表现出较好的拒水性，得到了广泛应用。
[0003]有机涂层在制备过程中不可避免的生成一些微孔缺陷，其包括高分子链之间的间隙、溶剂挥发导致的微孔等，这些缺陷不利于涂层形成较稳定的屏蔽层。科研人员常引入填料来提升涂层的屏蔽作用。一方面，一些具有较强刚性的无机填料可以提升涂层的机械耐磨性能，复合涂料表现出较强的使用寿命。另一方面，一些具有特殊表面形貌的填料可以在涂层内部构建腐蚀屏蔽层，复合涂料表现出优异的拒水性能。因此，填料在涂层内部的使用是必要的，填料的功能性发展仍然是一个不可逆转的趋势。
[0004]填料在涂层内部的分布问题是决定填料防腐耐磨性能的一个重要因素。大部分填料与树脂基质的结合并不是致密的，这是因为填料与树脂的界面处并没有化学键合作用。并且，常规填料在涂料内部的分布情况也不容乐观，填料常表现出杂乱分布的特性，这降低了涂料基本的防腐耐磨特性。此外，填料在涂料中常表现出下沉趋势，这导致底层涂层的树脂含量降低，涂层性能变得不稳定。在较严苛的CO2腐蚀环境中，制备性能稳定的防腐耐磨涂料是一项重大的挑战。高压CO2会降低树脂间的键合作用，也会对填料造成较强的渗透行为，会增大涂料内部的间隙和缺陷点，最终导致涂料失效。在严苛的腐蚀环境中，应着重考虑涂料内各组分的抗渗行为和交联程度。
[0005]片层填料可以在涂料内部形成一种片状屏蔽层，该结构可以降低水分子和腐蚀介质的渗透速度。棒状填料可以在涂层内部形成交叉状的网络，可以提升涂层内部的机械强度。总之，具有特殊形貌的填料可以在涂层中发挥出明显的增益效果，但填料与树脂基质的界面结合度仍然较差，并不能为涂层提供较持久的屏蔽效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术在于克服
技术介绍
中存在的现有填料防腐耐磨性能差、填料与涂料基质结合性能差以及填料在涂料中分散性差的问题，而提供一种紫外光敏防腐耐磨填料 。该紫外光敏防腐耐磨填料 ，能够提高填料防腐耐磨性能，填料与涂料基质结合性能强，填料在涂料中分散性好。本专利技术还提供了一种紫外光敏防腐耐磨填料的制备方法及其在涂料中的应用 。
[0007]本专利技术解决其问题可通过如下技术方案来达到：
本专利技术目的之一，提供了一种紫外光敏防腐耐磨填料，包括如下组分：紫外光敏主填料、紫外光敏副填料、片状填料、棒状填料、化学改性剂、红磷；所述组分按照重量份数如下：紫外光敏主填料150
‑
300份；紫外光敏副填料 150
‑
300份；片状填料10
‑
110份；棒状填料 15
‑
110份；化学改性剂 10
‑
50份；红磷5
‑
20份。
[0008]优选的，所述紫外光敏主填料为二氧化钛及还原性二氧化钛中的至少一种；所述紫外光敏副填料为氧化锌、氧化锡、氧化钴、二氧化锆、硫化镉、氧化钨、氧化镍以及氧化钼中的至少一种。
[0009]以及/或，所述紫外光敏主填料、紫外光敏副填料，在紫外光作用下可以发生疏水性向亲水性的功能性转变。
[0010]优选的，所述化学改性剂为全氟辛酸、氢氟酸、全氟聚醚基表面活性剂Fluorolink D10
‑
H、全氟辛基磺酰氟中的至少一种。
[0011]以及/或，所述化学改性剂用于提升复合填料的拒水性能。
[0012]优选的，所述片状填料为石墨烯、氧化石墨烯、二硫化钼、六方氮化硼、蒙脱土、云母、片状羰基铁中的一种或几种混合物；所述棒状填料为碳纳米管、碳纤维、玻璃纤维、棒状二氧化铈中的一种或几种。
[0013]以及/或，所述片状填料用于在聚合物内部充当屏蔽性填料；所述棒状填料在聚合物内部充当主要的骨架填充物质。
[0014]本专利技术的第二个目的，提供了一种紫外光敏防腐耐磨填料的制备方法，包括以下步骤：按比例将紫外光敏主填料、紫外光敏副填料、片状填料、棒状填料、去离子水、乙醇溶剂、化学改性剂搅拌均匀后，在50
‑
90℃之间进行恒温水浴反应，制备得到光敏复合填料前驱体；在制备的光敏复合填料前驱体中加入红磷，随后在50
‑
350℃之间进行水热反应，对反应物经过滤洗涤干燥后得到紫外光敏复合填料。
[0015]优选的，所述 50
‑
90℃之间进行恒温水浴反应的反应时间5
‑
15小时；50
‑
350℃之间进行水热反应的反应时间12
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48小时。
[0016]以及/或，所述红磷与紫外光敏填料在水热反应过程中生成了一系列微纳米尺度的磷基胶状物，该物质可以作用于金属基材界面，形成络合物沉淀或发生催化钝化作用，为金属基材提供一种强效钝化作用。
[0017]本专利技术的第三个目的，提供了一种紫外光敏防腐耐磨涂料，包括以下组分：紫外光敏防腐耐磨填料及成膜组分。
[0018]优选的，所述的成膜组分包括树脂及固化剂。
[0019]优选的，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、氟碳树脂和聚脲树脂中的至少一种；优选的，所述的固化剂为脂肪族二胺、聚酰胺以及异氰酸酯中的至少一种。
[0020]优选的，所述紫外光敏防腐耐磨涂料的制备方法，包括：（1）紫外光敏防腐耐磨填料经紫外光照射后，将其分散至乙醇和乙酸乙酯混合溶液中，得到填料分散液。
[0021]（2）按比例将所述树脂和所述的固化剂分散至步骤（1）得到的填料分散液中，再继续搅拌，超声分散后得到分散均匀的紫外光敏防腐耐磨涂料乳液。
[0022]本专利技术紫外光敏防腐耐磨填料及其制备的原理为：紫外光敏填料、片状填料和棒状材料在涂层中构建了基础的复合屏蔽层，在此基础上对复合填料进行疏水性改性，提升了填料的拒水性能。借助紫外光敏填料的光敏特性，填料得以均匀分散至涂料体系中，且填料与涂料基质发生相应的交联反应。填料在涂料制备过程中发生了疏水到亲水再到疏水的特征变化，填料表面的羟基基团与涂料体系中的氨基基团发生了聚合反应。功能性紫外光敏填料提升了填料在涂料体系中的分散性和涂料自身的聚合度。
[0023]本专利技术选择多种维度的基础填料制备功能复合填料，可以填补涂料内部存在的一些微孔缺陷。在此基础上，利用表面化学改性进一步提升填料的拒水性能。特别的是，利用紫外光敏填料的光敏特性，针对性使填料得以在疏水性到亲水性的转变，这帮助填料均匀分散至涂料体系中，降低了疏水表面改性对填料与树脂之间结合力的影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外光敏防腐耐磨填料，其特征在于：包括如下组分：紫外光敏主填料、紫外光敏副填料、片状填料、棒状填料、化学改性剂、红磷：所述组分按照重量份数如下：紫外光敏主填料150
‑
300份；紫外光敏副填料150
‑
300份；片状填料10
‑
110份；棒状填料15
‑
110份；化学改性剂10
‑
50份；红磷5
‑
20份。2.根据权利要求1所述的一种紫外光敏防腐耐磨填料，其特征在于：所述紫外光敏主填料为二氧化钛及还原性二氧化钛中的至少一种；所述紫外光敏副填料为氧化锌、氧化锡、氧化钴、二氧化锆、硫化镉、氧化钨、氧化镍以及氧化钼中的至少一种；以及/或，所述紫外光敏主填料、紫外光敏副填料，在紫外光作用下可以发生疏水性向亲水性的功能性转变。3.根据权利要求1所述的一种紫外光敏防腐耐磨填料，其特征在于：所述化学改性剂为全氟辛酸、氢氟酸、全氟聚醚基表面活性剂FluorolinkD10
‑
H、全氟辛基磺酰氟中的至少一种；以及/或，所述化学改性剂用于提升复合填料的拒水性能。4.根据权利要求1所述的一种紫外光敏防腐耐磨填料，其特征在于：所述片状填料为石墨烯、氧化石墨烯、二硫化钼、六方氮化硼、蒙脱土、云母、片状羰基铁中的至少一种；所述棒状填料为碳纳米管、碳纤维、玻璃纤维、棒状二氧化铈中的至少一种；以及/或，所述片状填料用于在聚合物内部充当屏蔽性填料；所述棒状填料在聚合物内部充当主要的骨架填充物质。5.一种根据权利要求1所述的紫外光敏防腐耐磨填料的制备方法，其特征在于：按比例将紫外光敏主填料、紫外光敏副填料、片状填料、棒状填料、去离子水、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王池嘉，汪怀远，王子华，刘姝依，杨烨铭，崔喜雯，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：