一种MXene改性环氧防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种MXene改性环氧防腐涂料，属于防腐涂料技术领域。二维层状材料MXene具有比表面积大、高弹性模量(和石墨烯相同)、高弯曲强度、耐磨损等优点，可作为环氧涂料的填料来降低传统环氧涂料的孔隙率、增大膜内保护层面积并提高其耐磨损性能；另外，MXene的褶皱属性赋予其更加显著的物理屏蔽作用与迷宫效应，从而可显著增强环氧涂料的防腐蚀性能。因此，将MXene作为填料来改进传统环氧涂料的耐磨防腐性能，特别是在恶劣工况下的腐蚀防护性能，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。具有巨大的潜力和广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种MXene改性环氧防腐涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于防腐涂料
，涉及一种MXene改性环氧防腐涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属腐蚀和磨损导致当今世界面临的主要问题。油气田、炼化等传统能源领域是金属腐蚀与磨损的重灾区。据统计，能源行业每年因金属腐蚀与磨损而导致的损失较高，金属腐蚀与磨损防护刻不容缓。在众多已开发的防护手段中，防腐涂料因其成本低、施工简单、环境适应性强、适用范围广及防护效果较好等特点，成为目前金属腐蚀与磨损防护的主要手段。特别是环氧类防腐涂料，具有力学强度高、化学稳定性好、收缩率低等特点而被广泛使用。然而，传统环氧类涂料往往存在孔隙率高、硬度低、易受氧气、水与氯离子侵袭破坏等缺点，导致应用环境受限。因此，亟需对传统环氧涂料进行改进，以增强其在苛刻工况环境中的抗腐蚀性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中，传统环氧涂料存在孔隙率高、硬度低、易受氧气、水与氯离子侵袭破坏的缺点，提供一种MXene改性环氧防腐涂料及其制备方法。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种MXene改性环氧防腐涂料，以质量份数计，MXene改性环氧防腐涂料包括以下组分：Ti3C2Tx(MXene)10～15份、环氧树脂20～40份、成膜助剂2～5 份、填料20～60份、固化剂5～30份和30～40份有机溶剂；
[0006]有机溶剂由二甲苯、正丁醇和环己酮组成；
[0007]优选地，成膜助剂为分散剂、消泡剂、流平剂中的任意一种或几种组成；
[0008]填料为滑石粉、硫酸钡、钛白粉中的任意一种或几种组成；
[0009]固化剂由聚酰胺、芳香胺、指环胺中的任意一种或几种组成；
[0010]Ti3C2Tx(MXene)的粒径为5～50nm。
[0011]一种MXene改性环氧防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0012]步骤1)将Ti3C2Tx(MXene)粉末和硅烷偶联剂一起加入到二甲苯溶液中，超声分散后得到预处理浆料A；
[0013]步骤2)向预处理浆料A中加入环氧树脂、二甲苯、正丁醇、环己酮、成膜助剂和填料后，球磨后得到混合物B；
[0014]步骤3)混合物B中加入固化剂，搅拌均匀后得到MXene改性环氧防腐涂料。
[0015]优选地，步骤1)中的Ti3C2Tx(MXene)粉末的制备方法如下：
[0016]步骤101)将LiF和硫酸混合，搅拌至LiF完全溶解，得到混合溶液；
[0017]步骤102)将Ti3AlC2加入混合溶液中，通过原位锂离子插层法得到 Ti3C2Tx(MXene)粉末。
[0018]优选地，步骤2)中，混合物B的细度为30
‑
50μm。
[0019]优选地，步骤1)中，Ti3C2Tx(MXene)粉末、硅烷偶联剂和二甲苯混合时的质量比为(10～15)：0.5：20；
[0020]步骤2)中，添加的二甲苯、正丁醇和环己酮的质量比为7：2：1。
[0021]优选地，步骤1)中，硅烷偶联剂为KH560和/或KH550。
[0022]优选地，步骤101)的混合溶液中，LiF和硫酸混合时的投料比为(5～8)g： (5～10)ml；
[0023]硫酸的浓度为6～8mol/L。
[0024]优选地，步骤102)的原位锂离子插层法的具体操作包括：
[0025]a)将Ti3AlC2加入混合溶液中，Ti3AlC2和混合溶液的投料比为(2.5～4)g： (5～10)ml，依次进行离心搅拌和刻蚀；
[0026]b)将刻蚀后的溶液再次进行离心搅拌、收集底部沉淀物；
[0027]c)对收集的底部沉淀物进行洗涤、沉淀，之后加入去离子水，再依次经过超声分离、离心搅拌、抽滤和烘干，得到Ti3C2Tx(MXene)粉末。
[0028]优选地，刻蚀时间为10～15h；
[0029]离心搅拌的温度为20
‑
35℃，搅拌时间5～20min；
[0030]超声处理的时间为90～180min；
[0031]烘干的温度为40～80℃，烘干时间为1～5h。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0033]本专利技术公开了一种MXene改性环氧防腐涂料，二维层状材料MXene具有比表面积大、高弹性模量(和石墨烯相同)、高弯曲强度、耐磨损等优点，可作为环氧涂料的填料来降低传统环氧涂料的孔隙率、增大膜内保护层面积并提高其耐磨损性能；另外，MXene的褶皱属性赋予其更加显著的物理屏蔽作用与迷宫效应，从而可显著增强环氧涂料的防腐蚀性能。因此，将MXene作为填料来改进传统环氧涂料的耐磨防腐性能，特别是在恶劣工况下的腐蚀防护性能，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。该MXene改性环氧防腐涂料，具有硬度高、附着力强、防腐性能优异等特点，其制备方法工艺简单且绿色环保。
[0034]本专利技术还公开了一种MXene改性环氧防腐涂料的制备方法，通过原位锂离子插层法方法制备Ti3C2Tx(MXene)，将Ti3C2Tx(MXene)和硅烷偶联剂放入溶剂中进行超声分散处理，得到预处理浆料，向预处理浆料中加入环氧树脂、成膜助剂和填料后进行研磨分散，即得MXene改性环氧防腐涂料。利用硅烷偶联剂对 Ti3C2Tx(MXene)进行表面化学改性，辅助超声分散技术制备预处理浆料，可实现 Ti3C2Tx(MXene)在环氧树脂中的长效均匀分散；利用Ti3C2Tx(MXene)的褶皱特征以及比表面积大的优点，不仅可以显著增强涂料的致密度、降低孔隙率；还可以实现对腐蚀介质的多层多通道物理阻隔、屏蔽及迷宫效应，从而提升涂料的防腐性能。该Ti3C2Tx(MXene)改性环氧防腐涂料具有附着力强、硬度高、耐酸耐候性、可常温固化等特点。该涂料可采用喷涂、涂刷等施工工艺，满足海洋船舶、沿海基建、石油、化工、电力、汽车等涉金属防腐领域的需求。
附图说明
[0035]图1是实施例1制得Ti3C2Tx(MXene)改性的环氧防腐涂料在3.5％NaCl溶液中浸泡35天内的交流阻抗谱变化曲线；
[0036]图2是实施例2制得Ti3C2Tx(MXene)改性的环氧防腐涂料耐盐雾600h后的表面电子扫描电镜照片；
[0037]图3是对比例2制得Ti3C2Tx(MXene)改性的环氧防腐涂料耐盐雾600h后的表面电子扫描电镜照片。
具体实施方式
[0038]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0039]实施例1
[0040]一种MXene改性环氧防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0041]1、将6mL的浓度为8mol/L的H2SO4溶液和5g LiF晶体分别加入有机烧杯中，在25℃下搅拌25min，直至LiF晶体完全溶解，得到混合溶液。将3g的 Ti3AlC2(MAX相)加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MXene改性环氧防腐涂料，其特征在于，以质量份数计，MXene改性环氧防腐涂料包括以下组分：Ti3C2Tx(MXene)10～15份、环氧树脂20～40份、成膜助剂2～5份、填料20～60份、固化剂5～30份和30～40份有机溶剂；有机溶剂由二甲苯、正丁醇和环己酮组成。2.根据权利要求1所述的MXene改性环氧防腐涂料，其特征在于，成膜助剂为分散剂、消泡剂、流平剂中的任意一种或几种组成；填料为滑石粉、硫酸钡、钛白粉中的任意一种或几种组成；固化剂由聚酰胺、芳香胺、指环胺中的任意一种或几种组成；Ti3C2Tx(MXene)的粒径为5～50nm。3.一种权利要求1或2任一项所述MXene改性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)将Ti3C2Tx(MXene)粉末和硅烷偶联剂一起加入到二甲苯溶液中，超声分散后得到预处理浆料A；步骤2)向预处理浆料A中加入环氧树脂、二甲苯、正丁醇、环己酮、成膜助剂和填料后，球磨后得到混合物B；步骤3)混合物B中加入固化剂，搅拌均匀后得到MXene改性环氧防腐涂料。4.根据权利要求3所述的MXene改性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中的Ti3C2Tx(MXene)粉末的制备方法如下：步骤101)将LiF和硫酸混合，搅拌至LiF完全溶解，得到混合溶液；步骤102)将Ti3AlC2加入混合溶液中，通过原位锂离子插层法得到Ti3C2Tx(MXene)粉末。5.根据权利要求3所述的MXene改性环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，混合物B的细度为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少龙，付安庆，尹成先，王登海，李明星，李琼玮，朱方辉，赵密锋，谢俊峰，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：