CN101851459A - 一种水性聚吡咯防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性聚吡咯防腐涂料，是由以下组分制成：水性环氧乳液70～90份，消泡剂0.5～1.5份，分散剂0.5～4份，固化剂0.5～5份，聚吡咯防腐剂9～18份，蒸馏水0.1～3份。制备时，由吡咯、硅溶胶、有机酸、氧化剂等合成聚吡咯防腐剂，将合成的聚吡咯防腐剂与水性环氧乳液、助剂等混合均匀得到水性聚吡咯防腐涂料。其聚吡咯含量高、防腐性能好、无污染且成本低，适用于钢铁等金属的防腐，是一种环保型涂料。

Description

一种水性聚吡咯防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性聚吡咯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，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，但是现在常用的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。因此水性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。
导电高分子(聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩及它们的衍生物)作为金属的防腐涂层，具有良好的防腐效果。其中，由于聚吡咯合成容易、成本较低、热和化学稳定性高，因此是一种最具有实用价值的聚合物防腐涂料。虽然聚吡咯具有优良的防腐性能，但是其机械加工性能、与树脂的相容性均较差，限制了它的使用。现在聚吡咯与树脂结合的常规方法主要有：①溶解法：用特殊溶剂溶解后加入树脂中，此法会导致环境污染，施工条件恶劣，而且溶剂价格昂贵使成本剧增；②物理共混法：如球磨法，耗费大量能源和时间，而且其在树脂中的分散性和稳定性差，最终影响了聚吡咯防腐性能的发挥；③先在胺类固化剂中溶解聚吡咯，再和环氧树脂复合，此法具有无法克服的缺陷：聚吡咯含量低，无法达到具有最佳防腐效果的含量。
综上所述，现有技术中存在诸多不足之处，急需一种聚吡咯含量高、成本低、性能好的防腐涂料。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种水性聚吡咯防腐涂料，其聚吡咯含量高，防腐性能好，无污染且成本低，还提供了这种涂料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种水性聚吡咯防腐涂料，是由以下组分制成：水性环氧乳液70～90份，消泡剂0.5～1.5份，分散剂0.5～4份，固化剂0.5～5份，聚吡咯防腐剂9～18份，蒸馏水0.1～3份。
所述水性环氧乳液为山西博奥化工水性环氧E-44。
所述消泡剂为甲基硅油或二甲基硅油。
所述分散剂为异丙醇、乙二醇及其醚或丙二醇及其醚中的任一种。
所述固化剂为乙二胺或二乙烯三胺。
所述水为去离子水。
一种水性聚吡咯防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备聚吡咯防腐剂：在三口烧瓶中加入吡咯、硅溶胶、有机酸，其中，吡咯、硅溶胶、有机酸的质量比为：1∶(1～2)∶(0.6～1.2)，再加入200g蒸馏水，充分搅拌，待各组分混合均匀后向体系中逐滴加入氧化剂水溶液，反应12～24h后，用甲醇和蒸馏水反复洗涤至滤液为无色，产物在55～65℃下真空干燥10～12h后研磨至细度60μm以下，即得到聚吡咯防腐剂；
(2)将水性环氧乳液与聚吡咯防腐剂按照一定比例4∶1～10∶1充分混匀，并加入各种助剂混合均匀后，涂覆或喷涂在经除油、除锈处理的金属表面，室温下固化1～3天。
所述有机酸为对甲苯磺酸或樟脑磺酸。
所述氧化剂水溶液为过硫酸钾或过硫酸铵的水溶液，其中，氧化剂与水的质量比为1∶(4.5～5.5)；氧化剂与吡咯的质量比为1∶1。
本发明的水性聚吡咯防腐涂料制备方法简单，解决了聚吡咯可加工性差的问题，可在涂料受到划伤后通过生成钝化膜而使裸露金属免于腐蚀，对基体金属起保护作用。把防腐涂料涂覆在经打磨、除油处理过的45#钢板上，固化后采用石蜡对钢板四周进行封边，以消除因边缘涂覆不均匀而造成的电位测试误差。以钢板作为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，浓度为3％的NaCI溶液为腐蚀介质，室温下测试钢板的平衡电位。涂覆该防腐涂料的45#钢板比不涂覆时的45#钢板平衡开路电位至少提高了150mV，最高可提高220mV，防腐效果显著。该防腐涂料不添加任何有机溶剂和重金属因而对环境没有任何污染，同时聚吡咯热和化学稳定性高，即使分解后也不会象聚苯胺那样可能产生致癌物质，是一种环保型涂料。
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  制备一种水性聚吡咯防腐涂料，步骤如下：
(1)称取10克吡咯、15克硅溶胶(青岛海洋化工)，12克对甲苯磺酸加入200克水，搅拌均匀；将10克过硫酸铵溶于50克水中得到氧化剂水溶液，然后滴加到吡咯溶液中，冰水浴中反应24h后用甲醇和蒸馏水反复洗涤至滤液为无色，产物在60℃下真空干燥12h后研磨至细度60μm以下得到聚吡咯防腐剂。
(2)将水性环氧乳液和聚吡咯防腐剂按照9∶1的比例充分混匀，并加入各种助剂混合均匀后，涂覆或喷涂在经除油、除锈处理的金属表面，室温下固化2天。
实施例2  制备一种水性聚吡咯防腐涂料，步骤如下：
(1)称取8克吡咯、15克硅溶胶(青岛海洋化工)，10克对甲苯磺酸加入200克水，搅拌均匀；将8克过硫酸铵溶于44克水中得到氧化剂水溶液，然后滴加到吡咯溶液中，冰水浴中反应24h后用甲醇和蒸馏水反复洗涤至滤液为无色，产物在60℃下真空干燥10 h后研磨至细度60μm以下得到聚吡咯防腐剂。
(2)将水性环氧乳液和聚吡咯防腐剂按照一定比例8∶1充分混匀，并加入各种助剂混合均匀后，涂覆或喷涂在经除油、除锈处理的金属表面，室温下固化3天。
实施例3  制备一种水性聚吡咯防腐涂料，步骤如下：
(1)称取15克吡咯、15克硅溶胶(青岛海洋化工)，12克樟脑磺酸加入200克水，搅拌均匀；将15克过硫酸铵溶于70克水中得到氧化剂水溶液，然后滴加到吡咯溶液中，室温下反应12h后用甲醇和蒸馏水反复洗涤至滤液为无色，产物在65℃下真空干燥10h后研磨至细度60μm以下得到聚吡咯防腐剂。
(2)将水性环氧乳液和聚吡咯防腐剂按照一定比例5∶1充分混匀，并加入各种助剂混合均匀后，涂覆或喷涂在经除油、除锈处理的金属表面，室温下固化2天。
实施例4  制备一种水性聚吡咯防腐涂料，步骤如下：
(1)称取12克吡咯、20克硅溶胶(青岛海洋化工)，15克对甲苯磺酸加入200克水，搅拌均匀；将12克过硫酸钾溶于60克水中得到氧化剂水溶液，然后滴加到吡咯溶液中，室温下反应12h后用甲醇和蒸馏水反复洗涤至滤液为无色，产物在60℃下真空干燥10h后研磨至细度60μm以下得到聚吡咯防腐剂。
(2)将水性环氧乳液和聚吡咯防腐剂按照一定比例4∶1充分混匀，并加入各种助剂混合均匀后，涂覆或喷涂在经除油、除锈处理的金属表面，室温下固化3天。
实施例5  制备一种水性聚吡咯防腐涂料，步骤如下：
(1)称取15克吡咯、20克硅溶胶(青岛海洋化工)，10克樟脑磺酸加入200克水，搅拌均匀；将15克过硫酸钾溶于67克水中得到氧化剂水溶液，然后滴加到吡咯溶液中，室温下反应24 h后用甲醇和蒸馏水反复洗涤至滤液为无色，产物在55℃下真空干燥12h后研磨至细度60μm以下得到聚吡咯防腐剂。
(2)将水性环氧乳液和聚吡咯防腐剂按照一定比例7∶1充分混匀，并加入各种助剂混合均匀后，涂覆或喷涂在经除油、除锈处理的金属表面，室温下固化2天。

Claims (9)

1.一种水性聚吡咯防腐涂料，其特征在于：是由以下组分制成：水性环氧乳液70～90份，消泡剂0.5～1.5份，分散剂0.5～4份，固化剂0.5～5份，聚吡咯防腐剂9～18份，蒸馏水0.1～3份。
2.根据权利要求1所述的一种水性聚吡咯防腐涂料，其特征在于：所述水性环氧乳液为水性环氧E-44。
3.根据权利要求1所述的一种水性聚吡咯防腐涂料，其特征在于：所述消泡剂为甲基硅油或二甲基硅油。
4.根据权利要求1所述的一种水性聚吡咯防腐涂料，其特征在于：所述分散剂为异丙醇、乙二醇及其醚或丙二醇及其醚中的任一种。
5.根据权利要求1所述的一种水性聚吡咯防腐涂料，其特征在于：所述固化剂为乙二胺或二乙烯三胺。
6.根据权利要求1所述的一种水性聚吡咯防腐涂料，其特征在于：所述水为去离子水。
7.权利要求1所述的一种水性聚吡咯防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备聚吡咯防腐剂：在三口烧瓶中加入吡咯、硅溶胶、有机酸，其中，吡咯、硅溶胶、有机酸的质量比为：1∶(1～2)∶(0.6～1.2)，再加入200g蒸馏水，充分搅拌，待各组分混合均匀后向体系中逐滴加入氧化剂水溶液，反应12～24h后，用甲醇和蒸馏水反复洗涤至滤液为无色，产物在55～65℃下真空干燥10～12h后研磨至细度60μm以下，即得到聚吡咯防腐剂；
(2)将水性环氧乳液与聚吡咯防腐剂按照一定比例4∶1～10∶1充分混匀，并加入各种助剂混合均匀后，涂覆或喷涂在经除油、除锈处理的金属表面，室温下固化1～3天。
8.根据权利要求7所述的一种水性聚吡咯防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述有机酸为对甲苯磺酸或樟脑磺酸。
9.根据权利要求7所述的一种水性聚吡咯防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述氧化剂水溶液为过硫酸钾或过硫酸铵的水溶液，其中，氧化剂与水的质量比为1∶(4.5～5.5)；氧化剂与吡咯的质量比为1∶1。
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