pH响应型长效智能水性防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于防腐涂料技术领域，具体涉及一种pH响应型长效智能水性防腐涂料及其制备方法。所述方法包括：酸刻蚀扩孔改性：采用酸溶液对埃洛石纳米管HNTs进行刻蚀扩孔，得到经酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs；负载缓蚀剂：采用真空负压法，将缓蚀剂负载到酸刻蚀扩孔后的所述埃洛石纳米管HNTs中，得到负载缓蚀剂的埃洛石纳米管HNTs；其中，所述缓蚀剂包括苯并三氮唑BTA和D

【技术实现步骤摘要】
pH响应型长效智能水性防腐涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于防腐涂料
，具体涉及一种pH响应型长效智能水性防腐涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢筋混凝土结构具有高强韧性、耐久性以及良好的延展性等优点，被广泛用于建筑物、桥梁和其他大型基础设施的建设。但与此同时，钢结构在恶劣环境中的腐蚀问题也越来越突出，尤其是在沿海环境中(含有Cl
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、H2O和O2)，腐蚀性介质的存在会导致钢结构的耐久性下降，钢筋混凝土结构的服役寿命降低，进而导致巨大的经济损失，资源和能源的浪费，严重时甚至威胁到人类的生命财产安全。
[0003]随着科学技术的进步，出现了多种防腐措施，其中有机防腐涂料是最经济有效的一种。涂层具有物理阻隔性，使腐蚀介质无法直接接触到金属基体。然而，当涂层长期暴露在腐蚀介质中时将不可避免地受到破坏，导致涂层剥落。因此，在涂层中加入有机缓蚀剂可以提供更好的保护。目前，在涂层中直接添加缓蚀剂有两个主要困难。一方面，缓蚀剂可能会与涂层中的其他物质发生反应，并且溶解度高的缓蚀剂在腐蚀性溶液的冲刷过程中容易流失，在涂层中留下孔洞，这将削弱涂层的保护能力。另一方面，缓蚀剂不能长期稳定地发挥作用。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本专利技术提供一种pH响应型长效智能水性防腐涂料及其制备方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案：
[0006]一种pH响应型长效智能水性防腐涂料的制备方法，所述方法包括：
[0007]酸刻蚀扩孔改性：采用酸溶液对埃洛石纳米管HNTs进行刻蚀扩孔，得到酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs；
[0008]负载缓蚀剂：采用真空负压法，将缓蚀剂负载到酸刻蚀扩孔后的所述埃洛石纳米管HNTs中，得到负载缓蚀剂的埃洛石纳米管HNTs；其中，所述缓蚀剂包括苯并三氮唑BTA和D
‑
葡萄糖酸钠SD；
[0009]封装：采用可生物降解的、具有pH敏感性的聚电解质作为封装材料，对负载缓蚀剂后的埃洛石纳米管HNTs进行封装，获得负载缓蚀剂且包覆聚电解质的埃洛石纳米管HNTs，命名为FHNTs；所述聚电解质包括海藻酸钠SA和壳聚糖CS；
[0010]防腐涂料的制备：将封装后获得的所述FHNTs添加到环氧树脂涂料的制备过程中，获得pH响应型长效智能水性防腐涂料。
[0011]进一步地，所述酸刻蚀扩孔改性的步骤，具体为：
[0012]在研钵中充分研磨埃洛石纳米管，取埃洛石纳米管粉末放入浓度为1M～4M的H2SO4溶液中，配制浓度为0.005～0.05g/mL(优选0.01g/mL)，的埃洛石纳米管硫酸溶液，使用恒
温水浴锅在40～60℃下加热40～50h后，用砂芯漏斗进行抽滤处理，在抽滤的过程中持续地加入去离子水进行3～5次的洗涤，将得到的固体粉末置于55～65℃的烘箱中干燥10～14h，干燥后再次研磨成粉末备用，获得酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs。
[0013]所述酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs的孔径范围为：40～70nm。一般来说，孔径增大，提高了HNTs负载缓蚀剂的能力，防腐效果较好。
[0014]进一步地，所述负载缓蚀剂的步骤具体为：
[0015]将苯并三氮唑BTA和D
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葡萄糖酸钠SD按照物质的量比(0.5
‑
2)：1混合，得到缓蚀剂混合物，将所述缓蚀剂混合物和所述酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs按质量比(1
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3):1放入容器中；
[0016]向容器中加蒸馏水，在磁力搅拌状态下搅拌3～10min；将搅拌后的混合溶液缓慢倒入真空抽滤瓶中，在
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0.1MPa下，将空气从抽滤瓶中移除，作用时间为20～40min；关闭水循环真空泵，维持真空状态静置15～30min之后，抽掉抽滤瓶接管，恢复大气压环境，再次打开水循环真空泵抽真空，重复抽滤3～5次；
[0017]用砂芯漏斗抽滤，抽滤时持续加蒸馏水洗涤；将收集的固体粉末置于55～65℃烘箱中干燥10～14h；得到负载缓蚀剂的埃洛石纳米管HNTs。
[0018]进一步地，所述封装的步骤具体为：
[0019](1)称量0.2～0.8g负载缓蚀剂的埃洛石纳米管HNTs放入100mL壳聚糖CS溶液中，在磁力搅拌状态下搅拌5～10min，用蒸馏水洗涤和过滤，收集得到包覆有壳聚糖CS的HNTs；
[0020](2)将步骤(1)获得的洗涤过后的包覆有壳聚糖CS的HNTs放入100mL聚电解质海藻酸钠SA溶液中，在磁力搅拌状态下搅拌5～10min，经蒸馏水洗涤和过滤后得到包覆单层聚电解质的HNTs；
[0021](3)重复步骤(1)
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(2)2～4次得到包覆有多层聚电解质的HNTs粉末，命名为FHNTs粉末。
[0022]其中，壳聚糖(CS)和海藻酸钠(SA)是可生物降解的且具有pH响应性的聚电解质。CS是阳离子聚电解质，SA是阴离子聚电解质，两者可以通过静电吸引结合在一起，起到封装HNTs的效果。当pH＞6.2时，壳聚糖表面氨基解离程度低，CS的亲水性下降；在酸性条件下海藻酸钠中的—COO―基团转变成—COOH，使其电离度降低，海藻酸钠的亲水性降低，pH值增加时，—COOH基团会不断地解离，海藻酸钠的亲水性增加。并且，CS和SA也是有效的绿色缓蚀剂。因此，通过聚电解质CS和SA两种物质进行封装来控制缓蚀剂的释放并实现pH响应特性。
[0023]进一步地，步骤(1)中，所述壳聚糖CS溶液的质量浓度为0.5％～2％；
[0024]步骤(2)中，所述聚电解质海藻酸钠SA溶液的质量浓度为0.5％～2％。
[0025]进一步地，所述防腐涂料的制备的步骤具体为：
[0026]将环氧树脂、环氧树脂稀释剂、环氧树脂固化剂按(16
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18):(30
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34):(5
‑
7)的质量比均匀混合，获得涂料基料；
[0027]向所述涂料基料中加入所述FHNTs粉末，搅拌均匀，所述FHNTs粉末的加入量为所述涂料基料质量的0.5
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5％；
[0028]加入适量的消泡剂，所述消泡剂的加入量为所述涂料基料质量的0.05
‑
0.2％，同时超声10～30min去除多余的气泡，获得pH响应型长效智能水性防腐涂料。
[0029]一种pH响应型长效智能水性防腐涂料，所述防腐涂料中添加所述负载缓蚀剂且包覆聚电解质的埃洛石纳米管HNTs；
[0030]所述负载缓蚀剂且包覆聚电解质的埃洛石纳米管HNTs包括酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs、负载在所述酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs中的苯并三氮唑BTA和D
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葡萄糖酸钠SD缓蚀剂；以及采用聚电解质海藻酸钠SA和壳聚糖CS作为封装材料。
[0031]进一步地，在含3.5wt％NaCl的混凝土模拟液中浸泡四周后，所述防腐涂料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种pH响应型长效智能水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：酸刻蚀扩孔改性：采用酸溶液对埃洛石纳米管HNTs进行刻蚀扩孔，得到酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs；负载缓蚀剂：采用真空负压法，将缓蚀剂负载到酸刻蚀扩孔后的所述埃洛石纳米管HNTs中，得到负载缓蚀剂的埃洛石纳米管HNTs；其中，所述缓蚀剂包括苯并三氮唑BTA和D
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葡萄糖酸钠SD；封装：采用可生物降解的、具有pH敏感性的聚电解质作为封装材料，对负载缓蚀剂后的埃洛石纳米管HNTs进行封装，获得负载缓蚀剂且包覆聚电解质的埃洛石纳米管HNTs，命名为FHNTs；所述聚电解质包括海藻酸钠SA和壳聚糖CS；防腐涂料的制备：将封装后获得的所述FHNTs添加到环氧树脂涂料的制备过程中，获得pH响应型长效智能水性防腐涂料。2.根据权利要求1所述一种pH响应型长效智能水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述酸刻蚀扩孔改性的步骤，具体为：在研钵中充分研磨埃洛石纳米管，取埃洛石纳米管粉末放入浓度为1M～4M的H2SO4溶液中，配制浓度为0.005～0.05g/mL的埃洛石纳米管硫酸溶液，使用恒温水浴锅在40～60℃下加热40～50h后，用砂芯漏斗进行抽滤处理，在抽滤的过程中持续地加入去离子水进行3～5次的洗涤，将得到的固体粉末置于55～65℃的烘箱中干燥10～14h，干燥后再次研磨成粉末备用，获得酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs。3.根据权利要求1或2所述一种pH响应型长效智能水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs的孔径范围为：40～70nm。4.根据权利要求1所述一种pH响应型长效智能水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述负载缓蚀剂的步骤具体为：将苯并三氮唑BTA和D
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葡萄糖酸钠SD按照物质的量比(0.5
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2)：1混合，得到缓蚀剂混合物，将所述缓蚀剂混合物和所述酸刻蚀扩孔后的埃洛石纳米管HNTs按质量比(1
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3):1放入容器中；向容器中加蒸馏水，在磁力搅拌状态下搅拌3～10min；将搅拌后的混合溶液缓慢倒入真空抽滤瓶中，在
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0.1MPa下，将空气从抽滤瓶中移除，作用时间为20～40min；关闭水循环真空泵，维持真空状态静置15～30min之后，抽掉抽滤瓶接管，恢复大气压环境，再次打开水循环真空泵抽真空，重复真空抽滤3～5次；用砂芯漏斗抽滤，抽滤时持续加蒸馏水洗涤；将收集的固体粉末置于55～65℃烘箱中干燥10～14h；得到负载缓蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：强玉杰，项腾飞，冉博元，金莹，徐钱，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：