專利名稱：利用聚苯胺/凹土復(fù)合微粒制備防腐蝕保護(hù)涂料的方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用聚苯胺/凹土復(fù)合微粒制備防腐蝕保護(hù)涂料的方法及應(yīng)用， 屬于金屬防護(hù)領(lǐng)域中材料保護(hù)涂料制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
金屬的腐蝕是金屬受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用而被破壞的現(xiàn)象。金屬的腐蝕 遍及各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的損失。據(jù)世界發(fā)達(dá)國(guó)家的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，腐蝕造成 的直接經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的1 4%，每年腐蝕生銹的鋼鐵約占產(chǎn)量的20%，約有 30%的設(shè)備因腐蝕而報(bào)廢。在我國(guó)，由于金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失每年高達(dá)300億元以上， 占國(guó)民生產(chǎn)總值的4%。長(zhǎng)期以來，人們一直采用多種技術(shù)對(duì)金屬加以保護(hù)，防止腐蝕的發(fā)生。其中，最簡(jiǎn) 單、最常用的方法是在金屬表面涂敷防腐蝕油漆，以隔絕腐蝕介質(zhì)與金屬基體的接觸。在過 去的幾十年里，導(dǎo)電高分子材料迅速發(fā)展，為開發(fā)綠色涂料帶來了希望。聚苯胺是一種具有 特殊功能的導(dǎo)電高分子材料，長(zhǎng)期以來，人們對(duì)聚苯胺的開發(fā)研究主要集中在利用其導(dǎo)電 性方面，例如二次電池、半導(dǎo)體器件、隱身材料等。近年來，人們發(fā)現(xiàn)聚苯胺對(duì)鐵基金屬具有 防護(hù)作用，大量的試驗(yàn)結(jié)果也證明了聚苯胺涂料對(duì)鐵基金屬具有良好的防腐保護(hù)能力。鋼鐵材料的腐蝕主要是因?yàn)樗?、堿、鹽在氧氣的共同作用下與金屬發(fā)生氧化還原 反應(yīng)。目前人們普遍接受的聚苯胺的防腐蝕機(jī)理是Wessling提出的金屬鈍化理論，該理 論認(rèn)為聚苯胺對(duì)金屬的氧化有催化作用，從而在金屬表面生成一層具有保護(hù)性的氧化膜， 使金屬處于鈍化狀態(tài)。另外，由于聚苯胺還能吸收金屬腐蝕反應(yīng)所需的去極化劑或氧化劑 (主要是氧氣)，從而阻止了金屬的腐蝕。由于聚苯胺是一種具有很強(qiáng)相互作用的共軛大Ji鍵的大分子，其溶解和粘附性 能都很差，除了在一些強(qiáng)極性溶劑中如N-甲基毗咯烷酮、N，N- 二甲基甲酸胺中有一定的溶 解性之外，在普通有機(jī)溶劑中幾乎不溶解。由于需要大量的有機(jī)溶劑，從而釋放出大量的有 機(jī)揮發(fā)物，尤其芳烴類、甲醛等對(duì)人體健康有嚴(yán)重?fù)p害。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，控制有機(jī)揮 發(fā)物的排放越來越受到世人的重視，許多國(guó)家都制定了相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)。采用與其它組分 復(fù)合的方法，可解決其溶解性和粘附性能差的缺點(diǎn)。凹凸棒石粘土(以下簡(jiǎn)稱凹土)是一種層狀的一維納米材料，具有優(yōu)良的流變 性、較好的熱穩(wěn)定性、良好的可塑性和較高的比表面積等性能，采用化學(xué)合成法將聚苯胺復(fù) 合到凹土的表面或?qū)娱g結(jié)構(gòu)上可有效解決其難溶解、難分散、均勻性差、涂敷工藝性差等缺 點(diǎn)o

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用聚苯胺/凹土復(fù)合微粒制備防腐蝕保護(hù)涂料的 方法及應(yīng)用，該方法以聚苯胺/凹土復(fù)合微粒為主要原料制備防腐蝕保護(hù)涂料，涂料具有良好的均勻性、粘附性和涂敷工藝性能及防腐蝕性能，一方面能有效提升凹土的經(jīng)濟(jì)附加 值，另一方面有效地節(jié)約資源和能源。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是首先，通過原位法制備聚苯胺/凹土復(fù)合微粒；然后， 制備丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯三元共聚物溶液；最后，將聚苯胺/凹土復(fù)合微 粒與三元共聚物溶液按一定的比例共混，經(jīng)超聲攪拌制得防腐蝕保護(hù)涂料。該方法包括以下具體步驟(1)凹土礦物經(jīng)選礦、粉碎、過篩得到凹土粉體；(2)將凹土粉體、苯胺和鹽酸充分混合，在強(qiáng)烈攪拌下緩慢滴加過氧化氫溶液，在 室溫下反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾、去離子水反復(fù)洗滌至濾液無色，干燥研磨成粉末狀并過 400目篩，獲得墨綠色的聚苯胺/凹土復(fù)合微粒；其中過氧化氫、苯胺和鹽酸的摩爾比為 1.2 1 1，鹽酸濃度為lmol/L，凹土粉體和苯胺的質(zhì)量比為(10 30) (90 70)；(3)按照一定的配比將甲苯、偶氮二異丁睛充分混合、攪拌并加熱至70°C，緩慢滴 入摩爾比為1 0.9 0.19的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸的混合單體，反應(yīng)2h 后再保溫4h，停止加熱，待降至室溫出料，得到三元共聚物溶液；其中偶氮二異丁睛與混合 單體的質(zhì)量比為2 3%，甲苯與混合單體質(zhì)量比為(2 2. 5) 1 ；(4)將聚苯胺/凹土復(fù)合微粒與三元共聚物溶液按固含量質(zhì)量比(10 20) (90 80)共混，經(jīng)超聲攪拌制得防腐蝕保護(hù)涂料。本發(fā)明的應(yīng)用方法是涂料采用刷涂、噴涂或浸涂方式均勻地涂敷在鋼材的表面， 待表面干燥后，60 80°C固化不少于0. 5h。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、利用凹土優(yōu)良的流變性、較好的熱穩(wěn)定性、良好的可塑性和較高的比表面積等 特點(diǎn)，將聚苯胺復(fù)合到凹土的表面或?qū)娱g結(jié)構(gòu)上，有效解決聚苯胺難溶解、難分散、均勻性 差、涂敷工藝性差等缺點(diǎn)，從而獲得致密性、粘附性、保護(hù)效果好的防腐涂料。2、采用聚苯胺/凹土復(fù)合微粒為主要原料添加到三元共聚物溶液中制備出金屬 防腐蝕保護(hù)涂料，該涂料由于以凹土為載體，提升了涂層的致密度，減少毛細(xì)管作用，增強(qiáng) 涂層對(duì)腐蝕介質(zhì)的屏蔽作用，充分發(fā)揮聚苯胺對(duì)金屬的優(yōu)良保護(hù)性能，用于各種鋼材在大 氣、潮濕和腐蝕環(huán)境下的防腐蝕保護(hù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。3、本發(fā)明提供的防腐蝕保護(hù)涂料可廣泛應(yīng)用于各種鋼材的防腐保護(hù)處理，使用溫 度范圍為-30 100°C，采用刷涂、噴涂或浸涂等多種涂覆工藝。4、該防腐蝕保護(hù)涂料是一種有機(jī)/無機(jī)復(fù)合涂料，有機(jī)溶劑使用量相對(duì)較少，涂 層的致密性、粘附性及保護(hù)效果好，可節(jié)約大量的鋼鐵材料和能源，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和 廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明的技術(shù)解決方案，應(yīng)理解，這些 實(shí)施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1 依以下具體步驟制備防腐涂料(1)凹土礦物經(jīng)選礦、粉碎、過篩得到凹土粉體；
(2)將凹土粉體、苯胺和鹽酸充分混合，在強(qiáng)烈攪拌下緩慢滴加過氧化氫溶液，在 室溫下反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾、去離子水反復(fù)洗滌至濾液無色，干燥研磨成粉末狀并過 400目篩，獲得墨綠色的聚苯胺/凹土復(fù)合微粒；其中過氧化氫、苯胺和鹽酸的摩爾比為 1.2 1 1，鹽酸濃度為lmol/L，凹土粉體和苯胺的質(zhì)量比為10 90;(3)按照一定的配比將甲苯、偶氮二異丁睛充分混合、攪拌并加熱至70°C，緩慢滴 入摩爾比為1 0.9 0.19的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸的混合單體，反應(yīng)2h 后再保溫4h，停止加熱，待降至室溫出料，得到三元共聚物溶液；其中偶氮二異丁睛與混合 單體的質(zhì)量比為2%，甲苯與混合單體質(zhì)量比為2 1 ；(4)將聚苯胺/凹土復(fù)合微粒與三元共聚物溶液按固含量質(zhì)量比10 90共混，經(jīng) 超聲攪拌制得防腐蝕保護(hù)涂料。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的防腐蝕要求，將防腐涂料均勻地刷涂在需要保護(hù)的橋梁鋼結(jié)構(gòu) 表面；為獲得良好的保護(hù)時(shí)效，在刷涂前對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面做清理，如除油、除銹處理，待表面干 燥后，70°C固化45min。實(shí)施例2 依以下具體步驟制備防腐涂料(1)凹土礦物經(jīng)選礦、粉碎、過篩得到凹土粉體；(2)將凹土粉體、苯胺和鹽酸充分混合，在強(qiáng)烈攪拌下緩慢滴加過氧化氫溶液，在 室溫下反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾、去離子水反復(fù)洗滌至濾液無色，干燥研磨成粉末狀并過 400目篩，獲得墨綠色的聚苯胺/凹土復(fù)合微粒；其中過氧化氫、苯胺和鹽酸的摩爾比為 1.2 1 1，鹽酸濃度為lmol/L，凹土粉體和苯胺的質(zhì)量比為20 80;(3)按照一定的配比將甲苯、偶氮二異丁睛充分混合、攪拌并加熱至70°C，緩慢滴 入摩爾比為1 0.9 0.19的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸的混合單體，反應(yīng)2h 后再保溫4h，停止加熱，待降至室溫出料，得到三元共聚物溶液；其中偶氮二異丁睛與混合 單體的質(zhì)量比為2.5%，甲苯與混合單體質(zhì)量比為2. 25 1 ；(4)將聚苯胺/凹土復(fù)合微粒與三元共聚物溶液按固含量質(zhì)量比15 85共混，經(jīng) 超聲攪拌制得防腐蝕保護(hù)涂料。根據(jù)海洋船舶機(jī)械的防腐蝕要求，將防腐蝕保護(hù)涂料均勻地刷涂在需要保護(hù)的海 洋船舶機(jī)械的鋼構(gòu)件表面；為獲得良好的保護(hù)時(shí)效，在刷涂前對(duì)鋼構(gòu)件表面做清理，如除 油、除銹處理，待表面干燥后，80°C固化lh。實(shí)施例3 依以下具體步驟制備防腐涂料(1)凹土礦物經(jīng)選礦、粉碎、過篩得到凹土粉體；(2)將凹土粉體、苯胺和鹽酸充分混合，在強(qiáng)烈攪拌下緩慢滴加過氧化氫溶液，在 室溫下反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾、去離子水反復(fù)洗滌至濾液無色，干燥研磨成粉末狀并過 400目篩，獲得墨綠色的聚苯胺/凹土復(fù)合微粒；其中過氧化氫、苯胺和鹽酸的摩爾比為 1.2 1 1，鹽酸濃度為lmol/L，凹土粉體和苯胺的質(zhì)量比為30 70;(3)按照一定的配比將甲苯、偶氮二異丁睛充分混合、攪拌并加熱至70°C，緩慢滴 入摩爾比為1 0.9 0.19的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸的混合單體，反應(yīng)2h 后再保溫4h，停止加熱，待降至室溫出料，得到三元共聚物溶液；其中偶氮二異丁睛與混合單體的質(zhì)量比為3%，甲苯與混合單體質(zhì)量比為2. 5 1 ；(4)將聚苯胺/凹土復(fù)合微粒與三元共聚物溶液按固含量質(zhì)量比20 80共混，經(jīng) 超聲攪拌制得防腐蝕保護(hù)涂料。根據(jù)塔架的防腐蝕要求，將防腐蝕保護(hù)涂料均勻地刷涂在塔架的鋼結(jié)構(gòu)表面；為 獲得良好的保護(hù)時(shí)效，在刷涂前對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面做清理，如除油、除銹處理，待表面干燥后， 60°C 固化 0. 5h。
權(quán)利要求
一種利用聚苯胺/凹土復(fù)合微粒制備防腐蝕保護(hù)涂料的方法，其特征在于首先，通過原位法制備聚苯胺/凹土復(fù)合微粒；然后，制備丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯三元共聚物溶液；最后，將聚苯胺/凹土復(fù)合微粒與三元共聚物溶液按一定的比例共混，經(jīng)超聲攪拌制得防腐蝕保護(hù)涂料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用聚苯胺/凹土復(fù)合微粒制備防腐蝕保護(hù)涂料的方 法，其特征在于該制備方法包括以下具體步驟(1)凹土礦物經(jīng)選礦、粉碎、過篩得到凹土粉體；(2)將凹土粉體、苯胺和鹽酸充分混合，在強(qiáng)烈攪拌下緩慢滴加過氧化氫溶液，在室 溫下反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾、去離子水反復(fù)洗滌至濾液無色，干燥研磨成粉末狀并過 400目篩，獲得墨綠色的聚苯胺/凹土復(fù)合微粒；其中過氧化氫、苯胺和鹽酸的摩爾比為 1.2 1 1，鹽酸濃度為lmol/L，凹土粉體和苯胺的質(zhì)量比為(10 30) (90 70)；(3)按照一定的配比將甲苯、偶氮二異丁睛充分混合、攪拌并加熱至70°C，緩慢滴入摩 爾比為1 0.9 0.19的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸的混合單體，反應(yīng)2h后再 保溫4h，停止加熱，待降至室溫出料，得到三元共聚物溶液，其中偶氮二異丁睛與混合單體 的質(zhì)量比為2 3%，甲苯與混合單體質(zhì)量比為(2 2. 5) 1 ；(4)將聚苯胺/凹土復(fù)合微粒與三元共聚物溶液按固含量質(zhì)量比(10 20) (90 80)共混，經(jīng)超聲攪拌制得防腐蝕保護(hù)涂料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用聚苯胺/凹土復(fù)合微粒制備的防腐蝕保護(hù)涂料的應(yīng) 用方法，其特征在于該應(yīng)用方法是涂料采用刷涂、噴涂或浸涂方式均勻地涂敷在鋼材的表 面，待表面干燥后，60 80°C固化不少于0. 5h。
全文摘要
本發(fā)明公開了利用聚苯胺/凹土復(fù)合微粒制備防腐蝕保護(hù)涂料的方法及應(yīng)用，首先，通過原位法制備聚苯胺/凹土復(fù)合微粒；然后，制備丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯三元共聚物溶液；最后，將聚苯胺/凹土復(fù)合微粒與三元共聚物溶液按一定的比例共混，經(jīng)超聲攪拌制得防腐蝕保護(hù)涂料。該方法以聚苯胺/凹土復(fù)合微粒為主要原料制備防腐蝕保護(hù)涂料，涂料具有良好的均勻性、粘附性和涂敷工藝性能及防腐蝕性能，一方面能有效提升凹土的經(jīng)濟(jì)附加值，另一方面有效地節(jié)約資源和能源。
文檔編號(hào)C08F220/14GK101928499SQ20101025178
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者丁紅燕, 周中超, 周廣宏, 林岳賓, 章躍, 陳露露 申請(qǐng)人:淮陰工學(xué)院