苯乙烯-马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于防腐蚀涂料技术领域，具体涉及一种苯乙烯

【技术实现步骤摘要】
苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于防腐蚀涂料
，具体涉及一种苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]作为现代材料的重要组成部分，金属及其合金在国防、交通运输、化工和日常生活等方面有着广泛应用。但是金属在复杂的工作环境中也容易受到腐蚀介质的侵蚀而发生腐蚀。据统计，每年因腐蚀而报废的金属设备和材料占年产量的20％
‑
40％，这给国家的经济发展带来巨大的损失。而海洋环境对金属而言引发的腐蚀问题更加严峻，海水和海风中含有大量的NaCl、MgCl2等盐类物质，长期影响着船舶和海洋设施的安全性和长效性。
[0003]一般而言，金属的防腐蚀方法主要包括：改善金属材料的结构和成分、添加缓蚀剂、电化学保护和表面涂层保护等。其中在金属表面涂覆有机涂层，技术成熟、操作简单、施工方便，成为目前最常用的海洋防腐技术之一。为了提高涂料的耐腐蚀性能，在环氧乙烯基树脂中加入适量的无机纳米粒子来延缓或屏蔽腐蚀介质的渗透意义重大。其中，由于石墨烯独特的单层六边形蜂窝晶格状碳原子排列结构，每个碳原子均为sp2杂化，这赋予了其优异的电导率、导热率、机械性能和抗渗透性等性能。在现行方案中，多是将改性后的氧化石墨烯通过溶剂与各种聚合物共混，然后通过除去溶剂，使得改性氧化石墨烯在聚合物中分散均匀。这不仅造成了严重浪费，也制约了复合材料性能的提升。

技术实现思路
<br/>[0004]本专利技术的第一个目的，在于提供一种苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂，本专利技术的第二个目的，在于提供该树脂的制备方法，本专利技术的第三个目的，在于提供该树脂的应用。
[0005]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂，其结构式为：
[0006]其中，表示氧化石墨烯，R1为R2为
m：n＝3:1
‑
5:1。
[0007]在一些实施方式中，以重量份计，其原料组成包括：环氧树脂40
‑
55份、不饱和一元酸10
‑
20份、丙烯酸酯单体1
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3份、苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物5
‑
10份、改性氧化石墨烯0.01
‑
0.1份、活性稀释剂25
‑
33份、阻聚剂0.001
‑
0.01份、催化剂0.004
‑
0.04份。
[0008]在一些实施方式中，环氧树脂选自环氧当量在230
‑
340g/mol的双酚A型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的一种或多种；不饱和一元酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸中的一种或多种；丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。
[0009]在一些实施方式中，催化剂选自苄基三乙基氯化铵、三乙胺、二乙胺、三苯基膦中的一种或多种；阻聚剂选自对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、邻苯二酚中的一种或多种；活性稀释剂选自苯乙烯、α
‑
甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯中的一种或多种。
[0010]在一些实施方式中，苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物的分子量在5000
‑
10000，酸酐含量在20
‑
35％；改性氧化石墨烯由3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷功能化氧化石墨烯得到。
[0011]在一些实施方式中，改性氧化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
[0012]将氧化石墨烯和3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷分散在无水乙醇中，得到混合溶液，然后将混合溶液升温至79
‑
95℃，搅拌回流3
‑
5小时，并在搅拌过程中加入水，反应结束后将反应产物离心，去除上层清液，将所得沉淀物进行洗涤，即得。
[0013]在一些实施方式中，通过超声处理30min，将氧化石墨烯和3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷分散在无水乙醇中。
[0014]在一些实施方式中，将所得的改性氧化石墨烯进行研磨，得到改性氧化石墨烯固体粉末。
[0015]根据本专利技术的第二个方面，提供了上述的苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂的制备方法，包括如下步骤：
[0016]先将苯乙烯
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马来酸酐共聚物和改性氧化石墨烯共价接枝得到苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯，然后将环氧树脂、苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯、阻聚剂和30％
‑
40％的不饱和一元酸在70
‑
90℃下搅拌均匀，接着加入丙烯酸酯单体和30％
‑
40％的催化剂，反应3
‑
4h，之后加入剩余的不饱和一元酸和催化剂，搅拌均匀，接着升温至100
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120℃反应，直至酸值降低到10mgKOH/g以下，然后降温到70
‑
90℃，加入活性稀释剂，混合均匀，即得。
[0017]本专利技术通过先添加部分反应物不饱和一元酸和环氧树脂充当稀释剂，让苯乙烯
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马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯上的酸酐基团和丙烯酸酯单体上的羟基反应，酸酐开环生成羧酸基团，从而参与后续羧酸与环氧的反应。最后用羧酸对环氧树脂封端，得到苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂。
[0018]在一些实施方式中，苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
[0019]将苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物、改性氧化石墨烯溶解于溶剂中，得到混合溶液，然后将混合溶液在70
‑
90℃条件下冷凝回流10
‑
30h，反应结束后将反应产物中的溶剂除去，即
得。
[0020]在一些实施方式中，溶剂选自丙酮、丁酮、碳酸二甲酯、甲苯、乙二醇甲醚乙酸酯中的一种或多种。
[0021]在一些实施方式中，通过旋蒸除去溶剂。
[0022]在一些实施方式中，将所得的苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯进行研磨，得到苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯固体粉末。
[0023]根据本专利技术的第三个方面，提供了上述的苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂在制备海洋防腐涂料中的应用。具体地，如用作海上平台等海洋工程设施、船舶输油管道、水电站大型压力钢管、码头钢桩、桥梁、闸门、压载水舱、煤气柜及输气管、污水处理池、埋地管道等钢结构或混凝土表面的重防腐蚀涂料。
[0024本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂，其特征在于，其结构式为：其中，表示氧化石墨烯，R1为R2为为m：n＝3:1
‑
5:1。2.根据权利要求1所述的苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂，其特征在于，以重量份计，其原料组成包括：环氧树脂40
‑
55份、不饱和一元酸10
‑
20份、丙烯酸酯单体1
‑
3份、苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物5
‑
10份、改性氧化石墨烯0.01
‑
0.1份、活性稀释剂25
‑
33份、阻聚剂0.001
‑
0.01份、催化剂0.004
‑
0.04份。3.根据权利要求2所述的苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂，其特征在于，所述环氧树脂选自环氧当量在230
‑
340g/mol的双酚A型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的一种或多种；所述不饱和一元酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸中的一种或多种；所述丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。4.根据权利要求2或3所述的苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂，其特征在于，所述催化剂选自苄基三乙基氯化铵、三乙胺、二乙胺、三苯基膦中的一种或多种；所述阻聚剂选自对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、邻苯二酚中的一种或多种；所述活性稀释剂选自苯乙烯、α
‑
甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯中的一种或多种。5.根据权利要求2或3所述的苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂，其特征在于，所述苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物的分子量在5000
‑
10000，酸酐含量在20
‑
35％；所述改性氧化石墨烯由3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷功能化氧化石墨烯得到。6.根据权利要求5所述的苯乙烯
‑
马来酸酐共聚物功能化氧化石墨烯改性乙烯基酯树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卓鸿，李贵东，阵旭东，方亨，胡洋，许宏武，
申请(专利权)人：广东聚航新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：