本發(fā)明涉及一種防腐涂料及其制備方法，屬于化工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

有機(jī)涂層是目前在生產(chǎn)中最常用的金屬表面防腐方法。但是當(dāng)經(jīng)過長時間使用后，金屬表面上的有機(jī)涂層由于保護(hù)基底發(fā)生腐蝕從而導(dǎo)致基底與涂層間產(chǎn)生剝離，進(jìn)而導(dǎo)致有機(jī)涂層保護(hù)功能的失效。當(dāng)金屬表面的腐蝕過程中產(chǎn)生肉眼可見的腐蝕產(chǎn)物時，腐蝕程度已經(jīng)十分嚴(yán)重，所以如果有一種能進(jìn)行自我檢測并能夠在腐蝕的前期進(jìn)行警示的涂料，把它應(yīng)用于金屬表面防腐將會大大提高金屬的防腐效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種含納米載體的自檢測防腐涂料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明提供了一種含納米載體的自檢測防腐涂料，具有這樣的特征，包括自檢測顯色物質(zhì)、納米載體以及成膜基質(zhì)。

在本發(fā)明提供的含納米載體的自檢測防腐涂料中，還可以具有這樣的特征：其中，自檢測顯色物質(zhì)為百里酚藍(lán)、熒光素、羥基喹啉、1,10鄰菲羅啉(1,10-Phenanthroline)、1,10鄰菲羅啉五氨基(1,10-phenanthroline-5-amine)以及酚酞中的任意一種或其混合物。

另外，在本發(fā)明提供的含納米載體的自檢測防腐涂料中，還可以具有這樣的特征：其中，納米載體為石墨烯、納米氮化硼、納米粘土和層狀雙氫氧化物片層中的任意一種或其混合物，納米載體的質(zhì)量百分比為0.4％～4％。

另外，在本發(fā)明提供的含納米載體的自檢測防腐涂料中，還可以具有這樣的特征：其中，成膜基質(zhì)為水性有機(jī)樹脂。

另外，在本發(fā)明提供的含納米載體的自檢測防腐涂料中，還可以具有這樣的特征：其中，水性有機(jī)樹脂為水性聚氨酯、水性丙烯酸樹脂和水性環(huán)氧樹脂中的任意一種或其混合物，水性有機(jī)樹脂的質(zhì)量百分比≥94％。

另外，在本發(fā)明提供的含納米載體的自檢測防腐涂料中，還可以具有這樣的特征：其中，自檢測顯色物質(zhì)的質(zhì)量百分比為0.2％～2％。

另外，本發(fā)明提供了一種上述含納米載體的自檢測防腐涂料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一，制備納米載體并配置成一定比例濃度的納米載體水溶液；

步驟二，將納米載體水溶液與自檢測顯色物質(zhì)按比例混合得到第一混合液；

步驟三，將第一混合液進(jìn)行超聲分散后得到第二混合液；

步驟四，抽濾去除第二混合液中未反應(yīng)溶液后得到固態(tài)物質(zhì)，將固態(tài)物質(zhì)加水后配比成一定比例的第三混合液；

步驟五，將第三混合液與成膜基質(zhì)混合得到防腐涂料。

另外，在本發(fā)明提供的含納米載體的自檢測防腐涂料的制備方法，還可以具有這樣的特征：

其中，步驟一中，制備納米載體并配置成標(biāo)準(zhǔn)濃度為1mg/ml～5mg/ml的納米載體水溶液；

步驟二中，將納米載體溶液與自檢測顯色物質(zhì)按質(zhì)量比0.9～3.5：0.3～1.8的比例混合得到第一混合液；

步驟四中，將固態(tài)物質(zhì)加水后配比為1mg/ml～5mg/ml的第三混合液；

步驟五中，成膜基質(zhì)的質(zhì)量百分比≥94％。

另外，本發(fā)明還提供了一種上述含納米載體的自檢測防腐涂料在金屬表面上的應(yīng)用。

另外，在本發(fā)明提供的含納米載體的自檢測防腐涂料在金屬表面上的應(yīng)用中，其特征在于包括以下步驟：

S1，在含納米載體的自檢測防腐涂料中加入去離子水，將涂料總固體物質(zhì)的質(zhì)量百分比調(diào)整到10％～30％；

S2，將S1中加入去離子水后的涂料涂在金屬板表面上形成膜；

S3，將S2中表面涂有涂料的金屬在100℃～120℃溫度下進(jìn)行烘干處理，烘干時間為20～40分鐘后取出金屬板，得到在金屬板表面形成的涂層。

發(fā)明的作用與效果

根據(jù)本發(fā)明所涉及的一種含納米載體的自檢測防腐涂料，用于涂覆在鋼板表面來防止鋼板腐蝕，其特征在于，包括自檢測顯色物質(zhì)、納米載體以及成膜基質(zhì)。本發(fā)明創(chuàng)新性提出采取納米裝載技術(shù)用來制備一種智能涂料，作為自檢測顯色物質(zhì)的載體，具有裝載并適時釋放顯色劑的功能，所以本發(fā)明所涉及的一種含納米載體的自檢測防腐涂料能在鋼板腐蝕反應(yīng)發(fā)生的初期發(fā)生肉眼可見的顏色變化，起到自動檢測和預(yù)警的作用，此外，該涂料還具有優(yōu)異的防腐蝕性能，同時在該涂料的配方中以及在該涂料的制備過程中，都沒有使用揮發(fā)性有機(jī)物，屬于環(huán)保涂料。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例一中鐵板表面剛發(fā)生腐蝕時涂層的自檢測顯色功能的照片；

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例一中腐蝕時間延長后，涂層的自檢測顯色功能的照片；

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例一、二、三中，未加入Fe²⁺離子前的涂料顏色的照片；以及

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例一、二、三中，加入Fe²⁺離子后的涂料顏色的照片。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明一種含納米載體的自檢測防腐涂料及其制備方法作具體闡述。

<實(shí)施例一>

本實(shí)施例的含納米載體的自檢測防腐涂料制備方法以及應(yīng)用包括以下步驟：

步驟一，運(yùn)用改良Hummer’s方法進(jìn)行制備氧化石墨烯，并配置成濃度為2mg/ml的氧化石墨烯水溶液。

步驟二，將氧化石墨烯水溶液與1,10鄰菲羅啉按質(zhì)量比2：1的比例混合得到第一混合液。

步驟三，將第一混合液在超聲功率為300W的超聲儀中進(jìn)行超聲分散10分鐘后得到第二混合液。

步驟四，抽濾去除第二混合液中未反應(yīng)溶液后得到固態(tài)物質(zhì)，將固態(tài)物質(zhì)加水后配比成2mg/ml的第三混合液。

步驟五，將第三混合液與水性聚氨酯樹脂混合得到防腐涂料，其中，涂料總固體物質(zhì)中樹脂質(zhì)量百分比為99.4％，氧化石墨烯質(zhì)量百分比0.4％，1,10鄰菲羅啉質(zhì)量百分比0.2％。

步驟六，在上述防腐涂料中加入去離子水將涂料總固體物質(zhì)的質(zhì)量百分比調(diào)整到20％。

步驟七，將步驟六中加入去離子水后的涂料用棒涂法涂在鐵板表面形成膜后放入烘箱，在110℃溫度下進(jìn)行烘干處理，30分鐘后取出，得到在鐵板表面形成的涂層。

<實(shí)施例二>

本實(shí)施例的含納米載體的自檢測防腐涂料制備方法以及應(yīng)用包括以下步驟：

步驟一，運(yùn)用改良Hummer’s方法進(jìn)行制備氧化石墨烯，并配置成濃度為2mg/ml的氧化石墨烯水溶液。

步驟二，將氧化石墨烯水溶液與1,10鄰菲羅啉五氨基按質(zhì)量比2：1的比例混合得到第一混合液。

步驟三，將第一混合液在超聲功率為300W的超聲儀中進(jìn)行超聲分散10分鐘后得到第二混合液。

步驟四，抽濾去除第二混合液中未反應(yīng)溶液后得到固態(tài)物質(zhì)，將固態(tài)物質(zhì)加水后配比成2mg/ml的第三混合液。

步驟五，將第三混合液與水性聚氨酯樹脂混合得到防腐涂料，其中，涂料總固體物質(zhì)中樹脂質(zhì)量百分比為94％，氧化石墨烯質(zhì)量百分比4％，1,10鄰菲羅啉五氨基質(zhì)量百分比2％。

步驟六，在上述防腐涂料中加入去離子水將涂料總固體物質(zhì)的質(zhì)量百分比調(diào)整到20％。

步驟七，將步驟六中加入去離子水后的涂料用棒涂法在涂在鐵板表面形成膜后放入烘箱，在110℃溫度下進(jìn)行烘干處理，30分鐘后取出，得到在鐵板表面形成的涂層。

<實(shí)施例三>

本實(shí)施例的含納米載體的自檢測防腐涂料制備方法以及應(yīng)用包括以下步驟：

步驟一，運(yùn)用改良Hummer’s方法進(jìn)行制備氧化石墨烯，并配置成濃度為2mg/ml的氧化石墨烯水溶液，再加入不超過石墨烯質(zhì)量的0.3倍的水合肼，得到對氧化石墨烯進(jìn)行部分還原后的石墨烯水溶液。

步驟二，將上述部分還原后的石墨烯水溶液與1,10鄰菲羅啉按質(zhì)量比2：1的比例混合得到第一混合液。

步驟三，將第一混合液在超聲功率為300W的超聲儀中進(jìn)行超聲分散10分鐘后得到第二混合液。

步驟四，抽濾去除第二混合液中未反應(yīng)溶液后得到固態(tài)物質(zhì)，將固態(tài)物質(zhì)加水后配比成2mg/ml的第三混合液。

步驟五，將第三混合液與水性聚氨酯樹脂混合得到防腐涂料，其中，涂料總固體物質(zhì)中樹脂質(zhì)量百分比為97％，氧化石墨烯質(zhì)量百分比2％，1,10鄰菲羅啉質(zhì)量百分比1％。

步驟六，在上述防腐涂料中加入去離子水將涂料總固體物質(zhì)的質(zhì)量百分比調(diào)整到20％。

步驟七，將步驟六中加入去離子水后的涂料用棒涂法在涂在鐵板表面形成膜后放入烘箱，在110℃溫度下進(jìn)行烘干處理，30分鐘后取出，得到在鐵板表面形成的涂層。

根據(jù)上述實(shí)施例一至實(shí)施例三所制備的不同還原程度的石墨烯以及不同自檢測顯色物質(zhì)形成的復(fù)合材料水溶液的化學(xué)性能非常穩(wěn)定性，該復(fù)合材料水溶液放置48小時后均沒有觀察到明顯的分層現(xiàn)象發(fā)生。同時，以上制備的負(fù)載有自檢測顯色形成的石墨烯與水性聚氨酯混合后的涂料化學(xué)性能也十分穩(wěn)定，涂料該放置48小時后，也沒有觀察到明顯的分層現(xiàn)象發(fā)生。

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例一中鐵板表面剛發(fā)生腐蝕時涂層的自檢測顯色功能的照片。

如圖1所示，可以看出鐵板在室溫棒涂后，鐵板的涂層保持了很好的透明性，在鐵板發(fā)生腐蝕初期即產(chǎn)生了肉眼可見的顏色變化，涂料的顯色反應(yīng)靈敏。

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例一中腐蝕時間延長后，涂層的自檢測顯色功能的照片。

如圖2所示，圖中的鐵板為實(shí)施例一中棒涂涂料后浸泡在含有3.5％的NaCl水溶液1天后的鐵板，可以看出鐵板的涂層出現(xiàn)了明顯的變色現(xiàn)象，說明基底金屬發(fā)生了大面積腐蝕，也證明了實(shí)施例一制備的涂料具有自檢測顯色功能。

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例一、二、三中，未加入Fe²⁺離子前的涂料顏色的照片。

如圖3所示，圖3中圖面從左到右依次為實(shí)施例一、實(shí)施例二及實(shí)施例三未加入Fe²⁺離子前的含有自檢測顯色物質(zhì)的涂料，可以看出涂料十分穩(wěn)定，也表明加入了含有納米載體負(fù)載的自檢測顯色物質(zhì)的智能涂料并沒有改變涂料穩(wěn)定性。

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例一、二、三中，加入Fe²⁺離子后的涂料顏色的照片。

如圖4所示，圖4中圖面從左到右依次為實(shí)施例一、實(shí)施例二及實(shí)施例三加入Fe²⁺離子后的含有自檢測顯色物質(zhì)的涂料，產(chǎn)生了明顯的顏色變化。這表明由納米裝載技術(shù)制備的含有自檢測顯色物質(zhì)的智能涂料有效地解決了顯色劑在涂料中的裝載、分散和釋放等問題，并同時保留了顯色劑本身的特征，可以用來制備具有良好耐蝕性的自檢測顯色功能的涂料及其涂層。

實(shí)施例的作用與效果

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，納米載體選擇石墨烯。石墨烯可以選自氧化石墨烯、部分還原的氧化石墨烯和經(jīng)表面化學(xué)修飾的石墨烯。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，石墨烯采用氧化石墨烯，例如可以采用由改良Hummer’s方法制備的氧化石墨烯溶液形式。通過部分還原或表面化學(xué)修飾石墨烯來調(diào)控石墨烯表面的功能團(tuán)，從而控制納米載體對于自檢測顯色分子的負(fù)載功能。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，部分還原的氧化石墨烯可以通過使用還原劑來制備。還原劑可以選自肼及其衍生物、維生素C和葡萄糖。在石墨烯采用由改良Hummer’s方法制備的氧化石墨烯溶液形式的情況下，還原劑優(yōu)選采用微量(小于氧化石墨烯的質(zhì)量)的水合肼。石墨烯及其衍生物兼具良好物理阻隔性能，以及超大比表面積。一方面可作為涂層中的阻隔物，增強(qiáng)涂層的耐蝕性；另一方面，作為自檢測顯色分子的載體，起到裝載并適時釋放顯色劑的功能。

另外，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，自檢測顯色分子可以選自1,10鄰菲羅啉(1,10-Phenanthroline)、1,10鄰菲羅啉五氨基(1,10-phenanthroline-5-amine)酚酞、百里酚藍(lán)、熒光素以及羥基喹啉中的一種。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，自檢測顯色分子可以采用1,10鄰菲羅啉，通過提供1,10鄰菲羅啉而提供自檢測顯色。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所得涂料的固含量控制在20％左右，以獲得最佳成膜性以及涂層表面的平整性。

更進(jìn)一步地，本發(fā)明的涂料在涂覆在金屬表面之后通常需要進(jìn)行烘干處理以形成相應(yīng)涂層，烘干處理優(yōu)選是在100℃至120℃下執(zhí)行，烘干時間為20至40分鐘，這種烘干條件可以保證所得涂層的穩(wěn)定性并將其自修復(fù)性做到最佳。

上述實(shí)施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。