【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂料，尤其是涉及一种防腐功能复合填料、制备方法及应用。
技术介绍
1、涂层防护技术是一种减缓金属腐蚀现象的有效手段，然而涂层内部常存在一些孔隙缺陷使其难以阻挡严苛腐蚀介质。随着环保要求的提升，溶剂型涂层逐渐向水性涂层转变，在水性涂层中这些孔隙缺陷更加明显，这对防腐填料提出了更高的要求。
2、在涂层内部，填料的均匀分散是涂层表现优异屏蔽性能的基础保障。在常规涂料体系中，常在配方中添加分散助剂来提升其分散程度，这很可能导致填料与涂料基质界面存在间隙。此外，填料的微观形貌和致密特性也是影响涂层屏蔽性能的一项因素，如片层材料相较于其他填料有明显的阻隔优势、结构致密的填料可以增强涂料的抗渗行为等。
3、粉煤灰内部存在致密的微珠结构，这对涂层屏蔽性能是有利的。此外，粉煤灰具有潜在火山灰活性，使其广泛应用于混凝土领域。
4、一种碱激发矿渣/粉煤灰钢筋表面防腐涂层及其制备方法(申请号：201710896943.0)，以钠水玻璃为碱激发剂激发粉煤灰的火山灰活性，通过增强粉煤灰与混凝土的胶凝特性提升粘结力和钢筋的耐腐蚀性。但是，该制备方法并不是利用提升粉煤灰的屏蔽性能达到优异防腐性能的，其碱激发过程很可能会破坏粉煤灰的致密结构，从而降低腐蚀性能，这对金属防护过程是十分不利的。
5、在涂料和基材界面，涂料的腐蚀抑制特性是十分重要的。一种含氮碳量子点/聚苯胺改性的环氧防腐涂料(申请号：202210283928.x)，通过钝化效应来达到防腐效果，其制备的复合填料具有导电性，导致涂料中添加量不能
6、综上所述，现有已公开的粉煤灰基防腐填料和腐蚀抑制功能复合填料技术中，无法同时解决常规涂层存在的腐蚀屏蔽性能、防锈性能不足的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种防腐功能复合填料、制备方法及应用，以解决常规涂料无法同时解决常规涂层存在的腐蚀屏蔽性能、防锈性能不足的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种防腐功能复合填料，按重量份数计包括：粉煤灰300-500份、片层材料50-300份、金属离子掺杂剂20-50份、酸掺杂剂20-50份、苯胺30-80份、氧化剂50-150份、化学改性剂20-60份。
3、优选地，所述片层材料为石墨烯、氧化石墨烯、云母、玻璃鳞片中的一种或多种。
4、优选地，所述金属离子掺杂剂为硝酸铁、硝酸铈、氯化铁中的一种或多种。
5、优选地，所述酸掺杂剂为磷酸、全氟辛酸、迷迭香酸、单宁酸、乙二胺四乙酸中的一种或多种。
6、优选地，所述氧化剂为过硫酸铵、双氧水、碘酸钾、铬酸钾中的一种或多种。
7、优选地，所述化学改性剂是盐酸多巴胺、γ-氨基丙基三乙氧硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
8、一种如上述的防腐功能复合填料的制备方法，包括如下步骤：
9、s1、按照粉煤灰∶无水乙醇∶去离子水＝18～50:10～18:2～15的质量比，将粉煤灰分散至无水乙醇溶液和去离子水中，依次加入苯胺、氧化剂、金属离子掺杂剂、酸掺杂剂，在超声辅助和机械搅拌的作用下在粉煤灰表面聚合一层聚苯胺-金属氧化物结构，得到功能化粉煤灰填料。
10、s2、按照片层材料∶无水乙醇∶去离子水＝5～30:3～5:1～16的质量比，将片层材料分散至无水乙醇溶液和去离子水中，依次加入苯胺、氧化剂、金属离子掺杂剂、酸掺杂剂，在超声辅助和机械搅拌的作用下在片层材料表面聚合一层聚苯胺-金属氧化物结构，得到功能化片层填料。
11、s3、按照功能化粉煤灰填料∶功能化片层填料∶无水乙醇∶去离子水＝1～24:4～20:5～15:1～12的质量比，将功能化粉煤灰填料、功能化片层填料、化学改性剂、无水乙醇和去离子水均匀混合后放入星式球磨机中，在离心力作用下利用化学改性剂进行复合，得到防腐功能复合填料。
12、其中，选择具有微珠结构的粉煤灰和片层材料为主体填料，通过表面改性方法增强粉煤灰和片层材料在水性涂料中的分散行为，得到功能化粉煤灰填料和功能化片层填料。超声辅助方法可以帮助粉煤灰、片层材料均匀分散，帮助导电聚合物-金属氧化物均匀聚合。
13、导电聚合物-金属氧化物是由具有基材钝化作用的聚苯胺和具有氧传输作用的金属氧化物组成的，其中负载大量具有缓蚀效果的阳离子。聚苯胺为p型半导体，金属氧化物为n型，两种类型的物质构成一个提升各自腐蚀抑制特性的异质结。异质结强化了聚苯胺结构对金属的阳极保护行为，也提升了金属氧化物储存氧和氧传输的能力。在聚合过程中，通过酸掺杂剂将具有金属离子螯合作用和疏水屏蔽作用的酸阴离子经掺杂方式负载在功能填料之中，使仅具有屏蔽性的粉煤灰和片层材料获得钝化金属基材的能力和氧传输的能力，强化了填料的防腐性能。
14、通过离心力和化学胶黏法对功能化粉煤灰填料和功能化片层填料进行复合，制备具有特定结构的防腐功能复合填料，为涂层提供优秀的屏蔽性能。
15、在上述聚苯胺-金属氧化物复合结构层中，聚苯胺会促使阳极反应区域的fe元素失电子形成钝化膜(γ-fe2o3)，避免疏松多孔的铁锈(α-fe2o3)生成。金属氧化物会将体系中的氧分子转换为活性氧原子，促使钝化膜的形成。
16、上述金属氧化物是金属离子掺杂剂在氧化剂的作用下形成的，这是一种金属离子和金属氧化物共存的复合结构。金属离子参与基材的钝化反应，金属氧化物对腐蚀环境中的氧气进行处理。
17、针对现有的聚苯胺填料的钝化效果不完全，采用金属离子掺杂剂和酸掺杂剂强化聚苯胺结构的钝化效果。
18、普通聚苯胺是通过掺杂-脱掺杂过程的快速电子得失促进fe元素快速失去电子，促使其形成致密的γ-fe2o3，从而达到保护下层金属的作用的，但是其对阴极区域并没有保护作用。
19、经金属离子掺杂后，游离在体系的金属离子与体系中的活性氧相结合，在基材阳极区域外形成对应的金属氧化物，从而增强钝化区域。此外，酸掺杂剂将具有与铁离子螯合作用和络合钝化作用的酸阴离子负载在复合结构中，此时基材表面形成一种具有铁离子螯合产物的钝化层。
20、其中，酸掺杂剂中的酸阴离子还可以是具有疏水作用的有机酸，为功能复合填料提供一个疏水屏蔽层，强化填料的屏蔽性能。
21、一种水性防腐功能涂料，包括：上述防腐功能复合填料30-60份、丙二醇甲醚10-20份、去离子水20-30份、树脂50-100份、固化剂30-60份。
22、优选地，所述树脂为水性环氧乳液、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂中的一种或多种。
23、优选地，所述固化剂为异氰酸酯、脂肪胺固化剂、聚酰胺固化剂中的一种或多种。
24、因此，本专利技术采用上述一种防腐功本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种防腐功能复合填料，其特征在于，按重量份数计包括：粉煤灰300-500份、片层材料50-300份、金属离子掺杂剂20-50份、酸掺杂剂20-50份、苯胺30-80份、氧化剂50-150份、化学改性剂20-60份。
2.根据权利要求1所述的一种防腐功能复合填料，其特征在于：所述片层材料为石墨烯、氧化石墨烯、云母、玻璃鳞片中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种防腐功能复合填料，其特征在于：所述金属离子掺杂剂为硝酸铁、硝酸铈、氯化铁中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种防腐功能复合填料，其特征在于：所述酸掺杂剂为磷酸、全氟辛酸、迷迭香酸、单宁酸、乙二胺四乙酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种防腐功能复合填料，其特征在于：所述氧化剂为过硫酸铵、双氧水、碘酸钾、铬酸钾中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种防腐功能复合填料，其特征在于：所述化学改性剂是盐酸多巴胺、γ-氨基丙基三乙氧硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
7.一种如权
8.一种水性防腐功能涂料，其特征在于，应用权利要求1～6任一项所述的防腐功能复合填料制备，包括：防腐功能复合填料30-60份、丙二醇甲醚10-20份、去离子水20-30份、树脂50-100份、固化剂30-60份。
9.根据权利要求8所述的一种水性防腐功能涂料，其特征在于：所述树脂为水性环氧乳液、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂中的一种或多种。
10.根据权利要求8所述的一种水性防腐功能涂料，其特征在于：所述固化剂为异氰酸酯、脂肪胺固化剂、聚酰胺固化剂中的一种或多种。
...【技术特征摘要】
1.一种防腐功能复合填料，其特征在于，按重量份数计包括：粉煤灰300-500份、片层材料50-300份、金属离子掺杂剂20-50份、酸掺杂剂20-50份、苯胺30-80份、氧化剂50-150份、化学改性剂20-60份。
2.根据权利要求1所述的一种防腐功能复合填料，其特征在于：所述片层材料为石墨烯、氧化石墨烯、云母、玻璃鳞片中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种防腐功能复合填料，其特征在于：所述金属离子掺杂剂为硝酸铁、硝酸铈、氯化铁中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种防腐功能复合填料，其特征在于：所述酸掺杂剂为磷酸、全氟辛酸、迷迭香酸、单宁酸、乙二胺四乙酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种防腐功能复合填料，其特征在于：所述氧化剂为过硫酸铵、双氧水、碘酸钾、铬酸钾中的一种或多种。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：王子华，汪怀远，王瑞涛，朱艳吉，倪惺惺，毛宇超，
申请(专利权)人：天津大学浙江研究院，
类型：发明
国别省市：
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