一种高性能水性防腐蚀涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能水性防腐蚀涂料的制备方法，包括无机材料树脂３０～６０份，聚苯胺基纳米复合材料０．５～３０份，固化剂０～３０份，消泡剂０．１～１份，分散剂０．１～１份，流平剂０．１～１份。该涂料因不含有机树脂和有机溶剂，因而耐热，耐磨，耐候，耐油，防火，绿色环保；该涂料制造工艺简单，可常温固化，与金属结合力强，且成本低廉，可广泛运用于航空、航海、化工、电子等的防腐蚀领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水性防腐蚀涂料领域的制备领域，具体地说，涉及一种以聚苯胺基纳 米复合材料作为防腐蚀剂、以无机材料作为基体树脂的高性能水性防腐蚀涂料的制备方法。
技术介绍
据统计，每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的1/3，造成的 损失非常巨大，因此防腐蚀涂料的研究一直是金属防护和涂料工业的一个重要课题。传统 涂层由于受自身材料性质及工艺的限制，对金属基体的腐蚀防护作用往往不理想，而且有 相当一部分涂层因含铅或铬酸盐等有毒物质，在制备及施工过程中存在环境污染的危险， 这与社会经济可持续发展战略的要求不相适应。因此，开发新型高耐腐蚀涂层材料及其绿 色制备技术成为金属腐蚀与防护领域的追求目标之一。聚苯胺具有结构多样化、环境稳定性好、合成简易、单体成本低廉、物理性能优异 等优点，特别是它具有独特的质子酸掺杂机制和优良的导电性能，被认为是最有实际应用 前景的导电聚合物之一。自从DeBerry发现聚苯胺对铁基金属具有防护作用至今，已有大 量研究报道聚苯胺的防腐蚀机理和防腐效果，于是聚苯胺又成为最有应用前途的防腐蚀剂 之一。聚苯胺基涂料的防腐蚀机理主要有①所形成的涂层隔绝了空气、腐蚀性物质与金属 基材的接触；②聚苯胺可使金属基材的电化学腐蚀电位正移而达到贵金属的电极电位；③ 聚苯胺对金属基材发生钝化而相应形成致密稳定的氧化层；④聚苯胺还可以与金属发生如 图所示的类似的相互作用，这使得聚苯胺在很少用量的条件下，即可达到良好的防腐蚀效 果，显示出良好的催化特性；⑤聚苯胺在基体树脂中导电性能的维持，还能使整个涂层对任 何裸露的金属区域都能起到钝化作用。但是，聚苯胺综合力学性能差、溶解性和可熔性极差及流变性能不良的缺点使其 难于采用传统成型加工的方法，这就严重妨碍了其在各个领域的大规模推广应用。因此，如 何改进聚苯胺的加工性能是促进聚苯胺实用化的关键。为此人们进行了不懈的努力，发现 聚苯胺与纳米材料的复合改性技术可以克服其加工性差的缺点，并获得具有多种功能性的 纳米复合材料，这些功能材料可广泛应用于电导、磁导、电显示、静电屏蔽、微波吸收、金属 防腐、光催化和传感等领域。在聚苯胺防腐蚀涂料的制备中，基本以有机树脂作为成膜物质，普遍存在涂层耐 高温、耐磨性、防火、耐候、耐油等性能不佳的特点，从而不能在极端恶劣的腐蚀环境中得到 运用。例如，中国专利ZL 01138153. 1提出将环氧树脂与聚苯胺、稀释剂混合，研磨后再与 酚醛胺、聚酰胺、稀释剂混合均勻，得到聚苯胺防腐蚀涂料，该专利以有机溶剂做稀释剂，对 环境的污染和人体的伤害较大；中国专利CN 101407650A提出将低聚体、活性稀释剂、聚苯 胺、填料、光引发剂、助剂进行共混，经搅拌、研磨、过滤等，获得紫外光固化聚苯胺防腐蚀涂 料，该专利所得涂料的固化受限于紫外光的穿透深度，容易固化不完全，从而导致涂层性能不佳；中国专利CN 101418146A提出用低聚体、活性稀释剂、聚氨酯多元醇、聚苯胺、填料、 光引发剂和助剂制得紫外光-热双固化聚苯胺防腐蚀涂料，该专利改善了涂层的性能，但 稀释剂仍为有机溶剂，不利于环保。与有机树脂形成的涂膜相比，无机材料树脂所形成的涂膜具有较佳的阻燃性、耐 热性、耐候性、耐腐蚀性、绝缘性、绝热性、耐磨性等。且在无机材料树脂中使用不同的填料， 可使涂膜具有防锈、防腐蚀、导电、防静电、抗高温氧化、吸收紫外线、热放射、蓄光、抗菌、防 结露、除臭等各种不同的特殊功能，满足于宇航、电子、信息等行业的特殊要求。目前，以聚 苯胺基纳米复合材料作为防腐蚀剂、以无机材料作为基体树脂的高性能水性防腐蚀涂料的 制备方法还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高性能水性防腐蚀涂料的制备方法，该方法制备出的高 性能水性防腐蚀涂料具有耐高温、耐磨损、阻燃、耐油、耐候、可在常温下固化、重金属含量 低、零V0C、成本低廉等优点。本专利技术的目的是通过下述方式实现的。1. 一种高性能水性防腐蚀涂料，其特征在于包括无机材料树脂30 60%，聚苯胺 基纳米复合材料0. 5 30份，固化剂0 30份，消泡剂0. 1 1份，分散剂0. 1 1份，流 平剂0. 1 1份。所述的无机材料树脂为磷酸盐、硅酸盐、地质聚合物、硅溶胶、硅酸乙酯中的一种 或几种。在磷酸盐树脂中，常用的有磷酸二氢铝，其制备方法为将40 70份的磷酸、 10 30份的氢氧化铝、20 30份的水混合搅拌后置于80 100°C中反应1 4h，冷却后 用水调节溶液密度为1. 1 1. 6g/cm3,即得磷酸二氢铝树脂。其中，磷酸的质量百分比浓度 为 85%。地质聚合物树脂的制备方法为将10 50份的碱激发剂溶于10 100份的水 中，形成溶液，然后将50 80份的硅铝材料加入到溶液中，搅拌至形成胶状物，即得地质聚 合物。其中，碱激发剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、硫酸钾、磷酸钠、磷 酸钾、氟化钠、氟化钾、硅酸钠、硅酸钾、铝硅酸钠、铝硅酸钾、硅酸碳酸钠中的一种或几种； 硅铝材料为高岭土、偏高岭土、粉煤灰、矿渣、煤渣、火山浮石、蒙脱石、凹凸棒石、硅藻土、云 母、水滑石、伊利石、叶蜡石、沸石、石英、长石中的一种或几种。所述的聚苯胺基纳米复合材料的制备过程为将纳米材料分散到水中形成纳米材 料分散液，然后往纳米材料分散液中分别加入苯胺和质子酸水溶液，搅拌均勻，在反应温度 为0 50°C下加入氧化剂水溶液，不断搅拌，反应1 24h后，经抽滤，并洗涤至滤液呈无 色，所得滤饼即为聚苯胺基纳米复合材料。其中，纳米材料与水的质量比为10 30 100， 苯胺与纳米材料的质量比为0.3 1 1，质子酸与苯胺的摩尔比为0.15 11. 68 1，质 子酸的浓度为1.0 4. Omol/L，氧化剂与苯胺的摩尔比为0.8 1.2 1，氧化剂溶液的摩 尔浓度为0. 8 1. 2mol/L ；纳米材料为氧化钛、氧化硅、氧化锌、氧化铈、氧化锆、氧化锡、氧 化铁、氧化锰、氧化钒、氧化镍、氧化钼、氧化钨、氧化钇、磷酸钛、磷酸铁、磷酸钙、三聚磷酸 钙、三聚磷酸铝、硫酸钡、硫酸钙、石墨、碳黑、碳纳米管、石墨烯、凹凸棒石、蒙脱石、高岭土、5硅藻土、硅灰石、云母、水滑石、伊利石、海泡石、氮化铬、氮化硅、碳化硅、聚苯乙烯、聚甲基 丙烯酸甲酯中的一种；苯胺为苯胺或取代的苯胺；质子酸为对甲基苯磺酸、樟脑磺酸、磺基 水杨酸、十二烷基苯磺酸、萘磺酸、二壬基萘磺酸、聚苯乙烯磺酸、氨基磺酸、氨基苯磺酸、草 酸、柠檬酸、酒石酸、盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸和磷酸中的一种或几种；氧化剂为过硫酸铵。所述的磷酸二氢铝的固化剂为氧化镁、氧化锌、氧化铝、氧化铁、氧化锆、磷酸盐 类、高铝水泥的一种或几种，其中磷酸盐类包括磷酸钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钠、聚磷酸 钠；所述的地质聚合物的固化剂为氟硅化物。所述的消泡剂为磷酸三丁酯、硅油类中的一种或几种，其中硅油类包括甲基硅油、 乙基硅油、二甲基硅油、亲水性硅油；所述的分散剂为三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、 羟基纤维素类、聚丙烯酸盐类、BYK163中的一种或几种，其中羟基纤维素包括羟甲基纤维 素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素，聚丙烯酸盐类 包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾；所述的流平剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高性能水性防腐蚀涂料，其特征在于包括无机材料树脂３０～６０份，聚苯胺基纳米复合材料０．５～３０份，固化剂０～３０份，消泡剂０．１～１份，分散剂０．１～１份，流平剂０．１～１份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾永斌，
申请(专利权)人：曾永斌，赖日萱，曾阳生，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]