專利名稱：2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于抑制化學變化的含氮有機化合物的制備方法，具體為一種2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕材料的制備方法。
背景技術：
金屬材料被廣泛應用于輪船、汽車、飛機、建筑物以及各種機械設備。然而，受環(huán)境的影響，金屬會因酸堿、潮濕等因素發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。傳統(tǒng)的對金屬設備的防護主要是以涂敷防腐蝕涂料為主，20世紀80年代，德百利(De Berry)發(fā)現(xiàn)在酸性介質(zhì)中用電化學法合成的聚苯胺膜能使不銹鋼表面鈍化而具有抗腐蝕性，此后，人們根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)在腐蝕防護領域開始了導電高分子膜的應用研究。聚苯胺(即PANi)是一種性能獨特的導電聚合物材料，既具有塑料的低密度和易加工性，又具有金屬的導電性，還具備金屬和塑料所欠缺的化學和電化學性能，在金屬防腐蝕材料、抗靜電材料、電子化學品等領域都有廣泛的應用，加上其良好的環(huán)境穩(wěn)定性，合成原料易得、合成方法簡單等特點，聚苯胺已成為應用最廣泛的防腐材料之一。然而，聚苯胺作為防腐涂膜有著機械性能差、溶解度小、在涂膜中分散力差的弱點，阻礙了其在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中的應用。因而，對聚苯胺進行改性是其在防腐蝕領域研究中亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種防腐性強的有機化合物，本發(fā)明公開了一種2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕材料的制備方法。本發(fā)明通過如下技術方案達到發(fā)明目的: 一種2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，采用氧化聚合法實施合成，其特征是:按如下步驟依次進行:
a.先量取一定量的酸，將其溶于去離子水配置成濃度為0.2mol/L 0.8mol/L的酸溶
液；
b.將0.2g 1.0g的2-巰基苯并咪唑加入a步配置成的酸溶液中，維持機械攪拌2hour 6hour后，加入0.2ml 1.5ml苯胺并繼續(xù)攬祥Ihour 5hour ；
c.將Ig 6g過硫酸銨(即APS)溶解于去離子水中，去離子水的質(zhì)量以完全溶解過硫酸銨為下限，將過硫酸銨溶液攪拌至完全溶解后，將過硫酸銨溶液用滴液漏斗緩慢滴加到第b步配置成的溶液中反應,反應溫度維持在0°C 45°C,反應時間3hour 12hour ；
d.將第c步反應所得產(chǎn)物用乙醇和去離子水交替洗至中性,隨后進行抽濾,將抽濾產(chǎn)物置于30°C 80°C下實施真空干燥，完成2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備。所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，其特征是:第a步時的酸選用鹽酸、硫酸和磷酸中的任意一種或任意幾種以任意比例的混合。所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，其特征是:所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料采用2-巰基苯并咪唑?qū)郾桨愤M行摻雜與改性。所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，其特征是:所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料為納米纖維,納米纖維的直徑為IOOnm 500nm,納米纖維的長度為5 μ m 20 μ m。所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，其特征是:所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料中，2-巰基苯并咪唑在2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料中的質(zhì)量百分比為1% 20%。完成2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備后，再按如下步驟制備2-巰基苯并咪唑/聚苯胺和環(huán)氧樹脂共混涂料:
共混涂料由A組分和B組分按質(zhì)量比1:1 10:1組成。其中,A組分和B組分的組成分別如下:
A組分:
組分名稱質(zhì)量份數(shù)
二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂50 100 ；
2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維0.5 15 ;
含硅的烷基芳基聚醚(用作分散劑)0.3 2 ;
正丁醇0.5 10 ;
B組分:·
組分名稱質(zhì)量份數(shù)
二乙烯三胺(用作固化劑)10 50 ;
正丁醇0.5 10。具體的制備步驟為:
按上述質(zhì)量份數(shù)將環(huán)氧樹脂、2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、分散劑和正丁醇混合均勻，超聲混合2hour 4hour,即得A組分；按上述質(zhì)量份數(shù)將固化劑和正丁醇混合均勻，得到B組分；將A組分與B組分按1:1 10:1混合均勻，即為2-巰基苯并咪唑/聚苯胺與環(huán)氧樹脂共混涂料。將上述制得的共混涂料涂覆于不銹鋼表面，涂膜厚度控制在100 μ m 300 μ m，在45°C下固化12hour 24hour。即可進行防腐蝕性能測試。本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1.制備過程安全無污染，無有害物排放，對周邊環(huán)境幾乎沒有影響；
2.所合成的復合材料為納米纖維，過程可控且粒徑均勻，可有效地提高聚苯胺在涂層中的溶解性與分散性，使其更好地與樹脂等涂層共混；
3.能有效地提高環(huán)氧樹脂涂層的防腐蝕性能，使金屬材料的防腐蝕性能有明顯的提
聞;
4.可改善聚苯胺本身機械性能差的特點，提高其加工性能，適合應用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
具體實施例方式以下通過具體實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1
取5.02mL濃HCl (即質(zhì)量百分比濃度不低于37%的HCl溶液)溶于80mL去離子水中，攪拌使其完全溶解。稱取0.4506g的2-巰基苯并咪唑加入到上述HCl溶液中，機械攪拌2hour后，加入0.9mL苯胺繼續(xù)高速攪拌lhour。將2.28g過硫酸銨(即APS)溶于20mL去離子水中，攪拌至溶解后，用滴液漏斗緩慢滴加到反應體系中，維持溫度在25°C左右，反應5hour0反應結(jié)束后，將所得產(chǎn)物用乙醇和去離子水交替洗至中性，然后抽濾，60°C下真空干燥12h，即得到2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維。將制得的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、環(huán)氧樹脂、分散劑和正丁醇按質(zhì)量份數(shù)8:80:2:10進行混合得A組分，將固化劑與正丁醇按1:3的比例混合均勻得B組分。將A組分與B組分按照1:1混合，涂覆在不銹鋼電極表面，采用三電極體系測試得到腐蝕電流密度為1.1mA/m2。實施例2
取5.02mL濃HCl溶于80mL去離子水中，攪拌使其完全溶解。稱取0.2253g的2-巰基苯并咪唑加入到上述HCl溶液中，機械攪拌2hour后，加入0.9mL苯胺繼續(xù)高速攪拌lhour。將2.28g過硫酸銨(即APS)溶于20mL去離子水中，攪拌至溶解后，用滴液漏斗緩慢滴加到反應體系中，維持溫度在25°C左右，反應5hour。反應結(jié)束后,將所得產(chǎn)物用乙醇和去離子水交替洗至中性，然后抽濾，60°C下真空干燥12hour，即得到2-巰基苯并咪唑/聚苯胺復合物。將制得的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、環(huán)氧樹脂、分散劑和正丁醇按質(zhì)量份數(shù)8:80:2:10進行混合得A組分，將固化劑與正丁醇按1:3的比例混合均勻得B組分。將A組分與B組分按照1:1混合，涂覆在不銹鋼電極表面，采用三電極體系測試得到腐蝕電流密度為9.5mA/m2。實施例3
取7.53mL濃HCl溶于80mL去離子水中，攪拌使其完全溶解。稱取0.4506g的2-巰基苯并咪唑加入到上述HCl溶液中，機械攪拌2hour后，加入0.9mL苯胺繼續(xù)高速攪拌lhour。將2.28g過硫酸銨(即APS)溶于20mL去離子水中，攪拌至溶解后，用滴液漏斗緩慢滴加到反應體系中，維持溫度在25°C左右，反應5hour。反應結(jié)束后,將所得產(chǎn)物用乙醇和去離子水交替洗至中性，然后抽濾，60°C下真空干燥12hour，即得到2-巰基苯并咪唑/聚苯胺復合物。將制得的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、環(huán)氧樹脂、分散劑和正丁醇按質(zhì)量份數(shù)8:80:2:10進行混合得A組分，將固化劑與正丁醇按1:3的比例混合均勻得B組分。將A組分與B組分按照1:1混合，涂覆在不銹鋼電極表面，采用三電極體系測試得到腐蝕電流密度為6.4mA/m2。實施例4
取2.5ImL濃HCl溶于80mL去離子水中，攪拌使其完全溶解。稱取0.4506g的2-巰基苯并咪唑加入到上述HCl溶液中，機械攪拌2hour后，加入0.9mL苯胺繼續(xù)高速攪拌lhour。將2.28g過硫酸銨(即APS)溶于20mL去離子水中，攪拌至溶解后，用滴液漏斗緩慢滴加到反應體系中，維持溫度在25°C左右，反應5hour。反應結(jié)束后,將所得產(chǎn)物用乙醇和去離子水交替洗至中性，然后抽濾，60°C下真空干燥12hour，即得到2-巰基苯并咪唑/聚苯胺復合物。將制得的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、環(huán)氧樹脂、分散劑和正丁醇按質(zhì)量份數(shù)8:80:2:10進行混合得A組分，將固化劑與正丁醇按1:3的比例混合均勻得B組分。將A組分與B組分按照1:1混合，涂覆在不銹鋼電極表面，采用三電極體系測試得到腐蝕電流密度為 14.1mA/m2。實施例5
取5.02mL濃HCl溶于80mL去離子水中，攪拌使其完全溶解。稱取0.4506g的2-巰基苯并咪唑加入到上述HCl溶液中，機械攪拌2hour后，加入0.9mL苯胺繼續(xù)高速攪拌lhour。將1.Hg過硫酸銨(即APS)溶于20mL去離子水中，攪拌至溶解后，用滴液漏斗緩慢滴加到反應體系中，維持溫度在25°C左右，反應5hour。反應結(jié)束后,將所得產(chǎn)物用乙醇和去離子水交替洗至中性，然后抽濾，60°C下真空干燥12hour，即得到2-巰基苯并咪唑/聚苯胺復合物。將制得的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、環(huán)氧樹脂、分散劑和正丁醇按質(zhì)量份數(shù)8:80:2:10進行混合得A組分，將固化劑與正丁醇按1:3的比例混合均勻得B組分。將A組分與B組分按照1:1混合，涂覆在不銹鋼電極表面，采用三電極體系測試得到腐蝕電流密度為 28.3mA/m2。實施例6
取5.02mL濃HCl溶于80mL去離子水中，攪拌使其完全溶解。稱取0.4506g的2-巰基苯并咪唑加入到上述HCl溶液中，機械攪拌2hour后，加入0.9mL苯胺繼續(xù)高速攪拌lhour。將4.56g過硫酸銨(即APS)溶于20mL去離子水中，攪拌至溶解后，用滴液漏斗緩慢滴加到反應體系中，維持溫度在25°C左右，反應5hour。反應結(jié)束后,將所得產(chǎn)物用乙醇和去離子水交替洗至中性，然后抽濾，60°C下真空干燥12hour，即得到2-巰基苯并咪唑/聚苯胺復合物。將制得的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、環(huán)氧樹脂、分散劑和正丁醇按質(zhì)量份數(shù)8:80:2:10進行混合得A組分，將固化劑與正丁醇按1:3的比例混合均勻得B組分。將A組分與B組分按照1:1混合，涂覆在不銹鋼電極表面，采用三電極體系測試得到腐蝕電流密度為8.9mA/m2。實施例7
取5.02mL濃HCl溶于80mL去離子水中，攪拌使其完全溶解。稱取0.4506g的2-巰基苯并咪唑加入到上述HCl溶液中，機械攪拌2hour后，加入0.9mL苯胺繼續(xù)高速攪拌lhour。將2.28g過硫酸銨(即APS)溶于20mL去離子水中，攪拌至溶解后，用滴液漏斗緩慢滴加到反應體系中，維持溫度在25°C左右，反應3hour。反應結(jié)束后,將所得產(chǎn)物用乙醇和去離子水交替洗至中性，然后抽濾，60°C下真空干燥12hour，即得到2-巰基苯并咪唑/聚苯胺復合物。將制得的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、環(huán)氧樹脂、分散劑和正丁醇按質(zhì)量份數(shù)8:80:2:10進行混合得A組分，將固化劑與正丁醇按1:3的比例混合均勻得B組分。將A組分與B組分按 照1:1混合，涂覆在不銹鋼電極表面，采用三電極體系測試得到腐蝕電流密度為 24.7mA/m2。實施例8將濃硫酸和去離子水按體積比3:40混合,制成80mL的硫酸溶液。稱取0.4506g的2-巰基苯并咪唑加入到上述硫酸溶液中，機械攪拌2hour后,加入0.9mL苯胺繼續(xù)高速攪拌lhour。將20mLll.4wt%的過硫酸銨緩慢滴加到反應體系中，維持溫度在25°C左右，反應5hour。反應結(jié)束后,將所得產(chǎn)物用乙醇和去離子水交替交替洗至中性,然后抽濾,60°C下真空干燥12hour，即得到2-巰基苯并咪唑/聚苯胺復合物。將制得的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、環(huán)氧樹脂、分散劑和正丁醇按質(zhì)量份數(shù)8:80:2:10進行混合得A組分，將固化劑與正丁醇按1:3的比例混合均勻得B組分。將A組分與B組分按照1:1混合，涂覆在不銹鋼電極表面，采用三電極體系測試得到腐蝕電流密度為 12.2mA/m2。實施例9
將濃硫酸和去離子水按體積比3:40混合，制成80mL的硫酸溶液，按質(zhì)量份數(shù)之比為2-巰基苯并咪唑:聚苯胺:過硫酸銨:硫酸溶液=1:3:3:9的比例，其他步驟都和實施例1相同的方法制備2-巰基苯并咪唑/聚苯胺復合物。將制得的2- 巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、環(huán)氧樹脂、分散劑和正丁醇按質(zhì)量份數(shù)8:80:2:10進行混合得A組分，將固化劑與正丁醇按1:3的比例混合均勻得B組分。將A組分與B組分按照1:1混合，涂覆在不銹鋼電極表面，采用三電極體系測試得到腐蝕電流密度為9.9mA/m2。實施例10
配置80mL、0.5mol/mL的磷酸溶液，按質(zhì)量份數(shù)之比為2-巰基苯并咪唑:聚苯胺:過硫酸銨:磷酸溶液=1:3:3:6的比例，其他步驟都和實施例1相同的方法制備2-巰基苯并咪唑/聚苯胺復合物。將制得的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺納米纖維、環(huán)氧樹脂、分散劑和正丁醇按質(zhì)量份數(shù)8:80:2:10進行混合得A組分，將固化劑與正丁醇按1:3的比例混合均勻得B組分。將A組分與B組分按照1:1混合，涂覆在不銹鋼電極表面，采用三電極體系測試得到腐蝕電流密度為 11.4mA/m2。
權(quán)利要求
1.一種2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，采用氧化聚合法實施合成，其特征是:按如下步驟依次進行: a.先量取一定量的酸，將其溶于去離子水配置成濃度為0.2mol/L 0.8mol/L的酸溶液； b.將0.2g 1.0g的2-巰基苯并咪唑加入a步配置成的酸溶液中，維持機械攪拌2hour 6hour后，加入0.2mL 1.5mL苯胺并繼續(xù)攬祥Ihour 5hour ； c.將Ig 6g過硫酸銨溶解于去離子水中，去離子水的質(zhì)量以完全溶解過硫酸銨為下限，將過硫酸銨溶液攪拌至完全溶解后，將過硫酸銨溶液用滴液漏斗緩慢滴加到第b步配置成的溶液中反應，反應溫度維持在0°c 45°C，反應時間3hour 12hour ； d.將第c步反應所得產(chǎn)物用乙醇和去離子水交替洗至中性,隨后進行抽濾,將抽濾產(chǎn)物置于30°C 80°C下實施真空干燥，完成2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備。
2.如權(quán)利要求1所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，其特征是:第a步時的酸選用鹽酸、硫酸和磷酸中的任意一種或任意幾種以任意比例的混合。
3.如權(quán)利要求1所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，其特征是:所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料采用2-巰基苯并咪唑?qū)郾桨愤M行摻雜與改性。
4.如權(quán)利要求1所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，其特征是:所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料為納米纖維，納米纖維的直徑為IOOnm 500nm,納米纖維的長度為5 μ m 20 μ m。
5.如權(quán)利要求1所述的2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，其特征是:所述的2-巰基苯并 咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料中，2-巰基苯并咪唑在2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料中的質(zhì)量百分比為1% 20%。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于抑制化學變化的含氮有機化合物的制備方法，具體為一種2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕材料的制備方法。一種2-巰基苯并咪唑/聚苯胺防腐蝕復合材料的制備方法，采用氧化聚合法實施合成，其特征是按如下步驟依次進行a.先量取酸；b.溶入2-巰基苯并咪唑和苯胺；c.加入過硫酸銨溶液反應；d.抽濾，完成制備。本發(fā)明制備過程安全，防腐蝕性能強，機械性能高，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號C09D7/12GK103232597SQ20131015548
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者王曉崗, 張星, 李原芃, 趙超 申請人:同濟大學