CN101418182A - 一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，包括以下成分：导电高分子纳米粉末0.4％～5％，环氧树脂35％～65％，活性稀释剂10％～25％，固化剂15％～30％，固化促进剂0.8％～4％，消泡剂0.1％～1％，增塑剂8％～15％，各组分按质量百分比。制备方法为：先将导电高分子纳米粉末与固化剂混合得到混合固化剂；然后向环氧树脂中加入活性稀释剂、消泡剂、增塑剂，混匀，然后加入固化促进剂、混合固化剂，混匀，静置0.5～1小时。本发明的涂料可以应用于钢铁、镁等金属的防腐涂装，具有无污染、性能好、制备简单、使用简便等优点。

Description

一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料及其制备方法。
背景技术
金属腐蚀给人类造成的损失是惊人的，有统计数字表明，全球每年因腐蚀造成的金属损失量高达全球金属产量的20％—40％，经济损失约10000亿美元。实践已经证明，采用涂料对金属进行腐蚀防护是最经济、实用和有效的方法。但是现在的常用防腐涂料含有大量的有机溶剂，在施工过程中对环境造成较大污染、对工人的身体健康造成巨大威胁；同时常用防腐涂料还富含锌，不仅消耗了大量锌资源，还对环境造成严重的重金属污染。因此环保型防腐涂料已成为金属防腐涂料的研究热点和主要发展方向之一。
1985年，DeBerry发现聚苯胺膜能使金属表面活性钝化而防腐，这一特点引起了人们的极大关注，从此开辟了导电高分子在防腐领域应用与研究的新天地。
导电高分子不仅具有导电性、环境稳定性及可逆的氧化还原特性等物理化学性能，而且能使金属表面活性钝化而防腐，能对防腐介质物理隔离把金属腐蚀限制在膜界面上，并提高金属的电位，是十分理想的防腐材料。其中以聚吡咯和聚苯胺应用前景最好。聚吡咯由于容易在较宽的pH值内合成、合成方便、抗氧化性能好、电导率较高、易成膜、柔软、无毒环保等优点，但原料价格相对较高；而聚苯胺有性能优异、原料价格低、性价比高、无毒环保、用量低、密度小，但性能一定程度受pH的影响；总之，这两种材料各有特点，可根据需要选取。现有技术中虽然存在多种含有聚吡咯或聚苯胺防腐涂料的配方，但是溶剂型的对环境污染严重，同时对施工人员身体健康造成威胁，而一般的含有聚吡咯或聚苯胺无溶剂涂料则存在粘性大不易施工的缺陷，同时所添加的其它稀释剂不能很好的参与最后的固化成膜、挥发到大气中还是造成一定的污染。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，本发明还提供了其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，其特征在于，包括以下成分：导电高分子纳米粉末0.4％～5％，环氧树脂35％～65％，活性稀释剂10％～25％，固化剂15％～30％，固化促进剂0.8％～4％，消泡剂0.1％～1％，增塑剂8％～15％，各组分按质量百分比，其中，固化剂为液态芳香族多元胺。
所述导电高分子纳米粉末为聚吡咯纳米粉末或聚苯胺纳米粉末。
所述环氧树脂为E44、E51或E56液态环氧树脂。
所述活性稀释剂为亚丙基碳酸酯。
所述固化剂为3，3′-二乙基-4，4′-二氨基二苯甲烷(DDDM)。
所述固化促进剂为间甲酚或苯酚。
所述消泡剂为甲基硅油或二甲基硅油。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三苯酯或磷酸三甲苯酯。
一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料的制备方法，步骤如下：
(1)取导电高分子纳米粉末，机械搅拌下加入到固化剂中，加热到50～80℃，快速搅拌2～5小时，降至室温，得到混合良好的混合固化剂，其中导电高分子的质量分数为0.5～40％；
(2)称取环氧树脂，向其中加入活性稀释剂、消泡剂、增塑剂，机械搅拌2～5小时，混合均匀，再加入固化促进剂、步骤(1)中制备的混合固化剂，快速机械搅拌1～2小时，静置0.5～1小时，即得到新型导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料。
所述聚吡咯纳米粉末的制备方法为：
(1)在室温下，称取阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)3.4g和正戊醇1.6g加入到100mL蒸馏水中，并磁力快速搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；
(2)称取2.0g吡咯滴加入到上述表面活性剂胶束溶液中，形成增溶胶束溶液；
(3)称取8.0g FeCl3溶于20mL蒸馏水，并逐滴滴加到上述已形成的增溶胶束溶液中；
(4)在室温下，对上述体系进行磁力搅拌3小时，吡咯的化学氧化聚合在胶束中完成；
(5)向上述体系中加5mL丙酮破乳，高速离心分离出聚吡咯，再用蒸馏水洗：每次50ml，离心分离，直到所洗蒸馏水澄清为止，最后用30ml乙醇洗并离心分离，烘箱80℃烘24小时，即得到聚吡咯纳米粉末。根据以上方法将各原料按相应比例放大，即可制备任意质量的聚吡咯纳米粉末。
使用时，将本发明的防腐涂料涂覆到处理后的钢板上，控制干膜厚度20～200μm，120℃～150℃固化3～8小时或常温固化6～8天，得到一层均匀的黑色或蓝黑色漆膜。
本发明的有益效果：本发明不用添加任何有机溶剂和重金属因而对环境没有任何污染，通过简单的设备即可制备，具备规模化生产的条件，容易推广使用。本发明通过选取独特的稀释剂、固化剂，通过独特的工艺添加导电聚合物的纳米粉末，使导电聚合物在涂料中良好地分布，在赋予涂料优良的防腐性能和一定的导电性能的同时保持了原有树脂的其它优良性能。本发明使用了液态芳香族固化剂DDDM，其中的苯环使得漆膜具有比其它涂料更好的耐腐蚀、耐溶剂、耐热、耐老化性能及更大的强度；同时该芳香胺与其它的芳香胺相比具有更大活性和低的粘度。本发明使用了低粘度、高溶解力、无色、低味、无毒的亚烷基碳酸酯为活性稀释剂，它能与胺固化剂反应生成酯最终参与固化成膜，对体系物性影响较小。本发明使用了新型稀释剂和液态环氧树脂，不使用任何溶剂就可以得到粘度低、流平性良好的涂料，可以使用喷涂、刷涂、滚涂等工艺进行涂装，使用简便。本发明的涂料可以应用于钢铁、镁等金属的防腐涂装。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1：制备防腐涂料：
(1)取1g聚吡咯纳米粉末，机械搅拌下加入到40g的DDDM中，再加热到50℃快速机械搅拌2小时，降至室温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E44)10.0g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯4g，甲基硅油0.1g，邻苯二甲酸二丁酯2.0g，快速机械搅拌2小时，混合均匀。再加入混合固化剂4g，间甲酚0.4g，快速搅拌1.5小时到均匀。静置0.5小时得到涂料。
其中，聚吡咯是这样得到的：
(1)在室温下，称取阳离子表面活性剂CTAB 3.4g和正戊醇1.6g加入到100mL蒸馏水中，并磁力快速搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；
(2)称取2.0g吡咯滴加入到上述表面活性剂胶束溶液中，形成增溶胶束溶液；
(3)称取8.0g FeCl3溶于20mL蒸馏水，并逐滴滴加到上述已形成的增溶胶束溶液中；
(4)在室温下，对上述体系进行磁力搅拌3小时，吡咯的化学氧化聚合在胶束中完成；
(5)向上述体系中加5mL丙酮破乳，高速离心分离出聚吡咯，再用蒸馏水洗：每次50ml，离心分离，直到所洗蒸馏水澄清为止，最后用30ml乙醇洗并离心分离，烘箱80℃烘24小时，即得到聚吡咯纳米粉末。根据以上方法将各原料按相应比例放大，即可制备任意质量的聚吡咯纳米粉末。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在90μm左右。120℃固化8小时。
实施例2：制备防腐涂料：
(1)取4g聚苯胺纳米粉末，机械搅拌下加入到40g的DDDM中，再加热到60℃快速机械搅拌3小时，降温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E51)12.0g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯4g，甲基硅油0.1g，邻苯二甲酸二辛酯2.0g，快速机械搅拌3小时，混合均匀。再加入混合固化剂4.5g，苯酚0.5g，快速搅拌2小时到均匀。静置1.0小时得到涂料。
聚苯胺可在市场上买到。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在150μm左右。130℃固化6小时。
实施例3：制备防腐涂料：
(1)取5g聚苯胺纳米粉末，机械搅拌下加入到30g的DDDM中，再加热到70℃快速机械搅拌5小时，降温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E56)15.0g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯3.0g，二甲基硅油0.1g，磷酸三甲苯酯2.5g，快速机械搅拌2小时，混合均匀。再加入混合固化剂5.0g，苯酚0.25g，快速搅拌1小时到均匀。静置1小时得到涂料。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在50μm左右。150℃固化3小时。
实施例4：制备防腐涂料：
(1)取3g聚苯胺纳米粉末，机械搅拌下加入到30g的DDDM中，再加热到65℃快速机械搅拌4小时，降温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E44)12.0g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯5.0g，二甲基硅油0.1g，磷酸三苯酯2.0g，快速机械搅拌5小时，混合均匀。再加入混合固化剂4.0g，间甲酚0.3g，快速搅拌1小时到均匀。静置1小时得到涂料。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在80μm左右。140℃固化5小时。
实施例5：制备防腐涂料：
(1)取5g聚吡咯纳米粉末，机械搅拌下加入到30g的DDDM中，再加热到55℃快速机械搅拌5小时，降温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E56)15.0g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯3.0g，甲基硅油0.1g，磷酸三甲苯酯2.1g，快速机械搅拌2小时，混合均匀。再加入混合固化剂5.0g，苯酚0.6g，快速搅拌1小时到均匀。静置1小时得到涂料。
聚吡咯的制备同实施例1。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在30μm左右。室温固化7天。
实施例6：制备防腐涂料：
(1)取2g聚吡咯纳米粉末，机械搅拌下加入到30g的DDDM中，再加热到80℃快速机械搅拌3小时，降温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E56)10.0g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯2.0g，二甲基硅油0.1g，磷酸三甲苯酯2.0g，快速机械搅拌4小时，混合均匀。再加入混合固化剂5.0g，苯酚0.5g，快速搅拌1.5小时到均匀。静置1小时得到涂料。
聚吡咯的制备同实施例1。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在100μm左右。120℃固化8小时。
实施例7：制备防腐涂料：
(1)取5g聚苯胺纳米粉末，机械搅拌下加入到30g的DDDM中，再加热到80℃快速机械搅拌5小时，降温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E56)15.0g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯4.0g，二甲基硅油0.1g，磷酸三苯酯2.5g，快速机械搅拌3小时，混合均匀。再加入混合固化剂8.0g，苯酚0.5g，快速搅拌2小时到均匀。静置0.5小时得到涂料。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在120μm左右。150℃固化5小时。
实施例8：制备防腐涂料：
(1)取2g聚吡咯纳米粉末，机械搅拌下加入到30g的DDDM中，再加热到60℃快速机械搅拌2小时，降温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E44)10.0g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯4.0g，二甲基硅油0.1g，邻苯二甲酸二丁酯2.0g，快速机械搅拌3小时，混合均匀。再加入混合固化剂5.0g，苯酚0.5g，快速搅拌2小时到均匀。静置1小时得到涂料。
聚吡咯的制备同实施例1。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在60μm左右。室温固化8天。
实施例9：制备防腐涂料：
(1)取0.8g聚吡咯纳米粉末，机械搅拌下加入到30g的DDDM中，再加热到50℃快速机械搅拌5小时，降到室温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E44)65g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯25g，二甲基硅油0.3g，邻苯二甲酸二丁酯15g，快速机械搅拌5小时，混合均匀。再加入混合固化剂20.4g，苯酚4g，快速搅拌2小时到均匀。静置1小时得到涂料。
聚吡咯的制备同实施例1。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在20μm左右。室温固化6天。
实施例10：制备防腐涂料：
(1)取3g聚吡咯纳米粉末，机械搅拌下加入到20g的DDDM中，再加热到70℃快速机械搅拌3小时，降温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E44)50g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯15g，二甲基硅油0.4g，邻苯二甲酸二丁酯12g，快速机械搅拌3小时，混合均匀。再加入混合固化剂23g，苯酚2g，快速搅拌1.5小时到均匀。静置45分钟得到涂料。
聚吡咯的制备同实施例1。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在100μm左右。150℃固化3小时。
实施例11：制备防腐涂料：
(1)取2g聚吡咯纳米粉末，机械搅拌下加入到25g的DDDM中，再加热到60℃快速机械搅拌2小时，降温得到混合良好的混合固化剂。
(2)称取环氧树脂(E44)55g，加入活性稀释剂亚丙基碳酸酯20g，二甲基硅油0.6g，邻苯二甲酸二丁酯10g，快速机械搅拌3小时，混合均匀。再加入混合固化剂27g，苯酚3g，快速搅拌2小时到均匀。静置1小时得到涂料。
聚吡咯的制备同实施例1。
应用：将以上涂料用毛刷刷涂到经打磨除锈、除油处理过的45#钢板上，干膜厚度控制在150μm左右。室温固化8天。

Claims (10)

1.一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，其特征在于，包括以下成分：导电高分子纳米粉末0.4％～5％，环氧树脂35％～65％，活性稀释剂10％～25％，固化剂15％～30％，固化促进剂0.8％～4％，消泡剂0.1％～1％，增塑剂8％～15％，各组分按质量百分比，其中，所述固化剂为液态芳香族多元胺。
2.根据权利要求1所述的一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，其特征在于：所述导电高分子纳米粉末为聚吡咯纳米粉末或聚苯胺纳米粉末。
3.根据权利要求1所述的一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，其特征在于：所述环氧树脂为E44、E51或E56液态环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，其特征在于：所述活性稀释剂为亚丙基碳酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，其特征在于：所述固化剂为3，3＇-二乙基-4，4＇-二氨基二苯甲烷。
6.根据权利要求1所述的一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，其特征在于：所述固化促进剂为间甲酚或苯酚。
7.根据权利要求1所述的一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，其特征在于：所述消泡剂为甲基硅油或二甲基硅油。
8.根据权利要求1所述的一种导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三苯酯或磷酸三甲苯酯。
9.一种权利要求1所述的导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)取导电高分子纳米粉末，机械搅拌下加入到固化剂中，加热到50～80℃，快速搅拌2～5小时，降至室温，得到混合良好的混合固化剂，其中导电高分子的质量分数为0.5～40％；
(2)称取环氧树脂，向其中加入活性稀释剂、消泡剂、增塑剂，机械搅拌2～5小时，混合均匀，再加入步骤(1)中制备的混合固化剂、固化促进剂，快速机械搅拌1～2小时，静置0.5～1小时，即得到新型导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料。
10.根据权利要求9所述的导电高分子无溶剂低粘度防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述聚吡咯纳米粉末的制备方法为：
(1)在室温下，称取阳离子表面活性剂CTAB3.4g和正戊醇1.6g加入到100mL蒸馏水中，并磁力快速搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；
(2)称取2.0g吡咯滴加入到上述表面活性剂胶束溶液中，形成增溶胶束溶液；
(3)称取8.0g FeCl3溶于20mL水，并逐滴滴加到上述已形成的增溶胶束溶液中；
(4)在室温下，对上述体系进行磁力搅拌3小时，吡咯的化学氧化聚合在胶束中完成；
(5)向上述体系中加5mL丙酮破乳，高速离心分离出聚吡咯，再用蒸馏水洗：每次50ml，离心分离，直到所洗蒸馏水澄清为止，最后用30ml乙醇洗并离心分离，烘箱80℃烘24小时，即得到聚吡咯纳米粉末。
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