CN102676044B - 聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法，涉及一种防腐涂料的制备方法，包括以下制备过程：向装有5g对甲苯磺酸和50ml蒸馏水的烧瓶中加入2g苯胺，再向烧瓶中加入10g硅溶胶，将4g过硫酸铵和20g蒸馏水配成溶液后，反应结束后将反应物倒出，离心，用蒸馏水洗至中性，最后得到呈泥状的聚苯胺/二氧化硅杂化材料，取泥状聚苯胺/二氧化硅放入研钵中，然后加入水性钛交联剂和硅烷偶联剂，并充分研磨，再加入水性丙烯酸乳液，研磨充分；再加入成膜助剂和流变改性剂来调整涂料的刷涂性能，制成所需的水性涂料。本发明实现了水性聚苯胺防腐涂料对金属表面贵金属化的电位正移及对金属表面的钝化作用。

Description

聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料的制备方法，特别是涉及一种聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法。

背景技术

金属腐蚀对国民经济发展和社会环境产生了巨大危害，为了防止腐蚀，人们采取了各种手段来进行腐蚀防护。实践证明，采用涂料对金属进行防腐蚀保护是最有效的手段之一。聚苯胺因具有可逆的氧化还原特性和独特的电化学特性，在防腐涂料领域已逐渐引起人们的重视。然而传统方法制得的聚苯胺几乎不溶于常规有机溶剂中，仅溶于某些强极性高沸点溶剂中(例如N一甲基毗咯烷酮和间甲酚)，但是使用这些溶剂会造成环境污染，并且价格昂贵，这就大大地限制了聚苯胺的应用。为了解决这一难题，中国专利ZL200410099006.5和CN101143991A公开了一种将聚苯胺结构纳米化的技术来克服聚苯胺加工困难的问题以便制备高性能的聚苯胺防腐涂料;中国专利ZL02139434. 2描述了通过原位聚合将聚苯胺修饰在无机纳米颗粒表面来制备聚苯胺防腐涂料。中国专利CN 102276832 A虽然提出了易分散聚苯胺制备的技术，但是在涂料上应用还必须考虑到耐磨性，所以添加了二氧化硅提高了涂料的耐磨性，也达到了环保的效果，推动了防腐涂料的工业化进程。

聚苯胺作为一种导电性高分子材料，具有原料便宜、制备方法简便、产品易得等优点，近几年在诸多领域得到了广泛的应用，尤以其优良的防腐性能而著称。自DeBerry发现聚苯胺对铁基金属具有防护作用以来，大量试验结果证明了聚苯胺涂料不仅对铁基金属而且对铝合金、铜合金等其他金属也具有很强的防腐保护作用，这是因为:一方面聚苯胺可使金属表面发生贵金属化作用，即使金属的腐蚀电位正移，使金属表面不易发生腐蚀；另一方面是聚苯胺能使金属表面钝化，形成了保护基体的钝化膜。。

德国Ormecon公司自1996年首次推出商业化的聚苯胺防腐涂料产品以来，引导着全球导电聚苯胺材料的研究与开发。近年来拜尔、立邦等跨国公司都投入大量的人力物力开发聚苯胺涂料新产品，以期在这一领域占有一席之地。国内也有数家公司开始从事聚苯胺的生产与研发工作，虽初步开发了一些产品，但还没有在大范围内进行推广应用，依然存在着许多问题亟待解决。

因为聚苯胺链上存在苯环，链间氢键相互作用以及电荷离域效应,导致聚合物链刚性不溶不熔,其熔融温度在分解温度之上,显然熔融加工不可能实现，这阻碍了其应用研究的进展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法，该方法着重克服聚苯胺难溶难应用的特点，直接采用水做分散介质制成环保水性聚苯胺防腐涂料实现其防腐性能，通过聚苯胺在水中的有效纳米级分散，实现了水性聚苯胺防腐涂料对金属表面贵金属化的电位正移及对金属表面的钝化作用，解决在常规溶剂中分散性差和抗划性差的难题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法 ，该方法包括以下制备过程：

向装有5g对甲苯磺酸和50ml蒸馏水的烧瓶中加入2g苯胺，搅拌均匀，再向烧瓶中加入10g硅溶胶，混合均匀并静放后，将4g过硫酸铵和20g蒸馏水配成溶液后，快速滴加到反应液中，20-35°C下反应，反应结束后将反应物倒出，离心，用蒸馏水洗至中性，最后得到呈泥状的聚苯胺/二氧化硅杂化材料，取泥状聚苯胺/二氧化硅放入研钵中，然后加入水性钛交联剂和硅烷偶联剂，并充分研磨，然后放置1到2天；再加入水性丙烯酸乳液，研磨充分；再加入成膜助剂和流变改性剂来调整涂料的刷涂性能，制成所需的水性涂料。

所述的聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法，其所述二氧化硅纳米粒子在涂料组合物中的浓度为1-4%。

所述的聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法，其所述防腐涂料用易分散聚苯胺为苯胺衍生物的结构。

所述的聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法，其所述防腐涂料用易分散聚苯胺二氧化硅的酸为甲苯磺酸,过硫酸铵盐酸、硫酸和高氯酸、硝酸、磷酸中的一种。

所述的聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法，其所述装有4-5g对甲苯磺酸和50ml蒸馏水的烧瓶中加入1-3g苯胺，搅拌均匀，再向烧瓶中加入5-20g硅溶胶，混合均匀并静放一段时间。

所述的聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法，其所述的将过硫酸铵和蒸馏水配成溶液后，快速滴加到反应液中，20-35°C下反应。

本发明的优点与效果是：

1. 本发明工艺简便、成本低、耐划性的防腐涂料用易分散聚苯胺和耐磨性的二氧化硅的制备方法，解决在常规溶剂中分散性差和抗划性差的难题。

2. 本发明与现有聚苯胺相比，制得的表面改性聚苯胺用作防腐涂料时具有良好的分散稳定性和更优异的防腐性能。

3. 本发明与现有的防腐涂料相比在环保上、耐腐蚀上优于现有产品，易于工业化生产应用。

附图说明

图1为合成产物的红外谱图；

图2聚苯胺/二氧化硅的扫描电镜及透射电镜观察图；

图3为颗粒的典型透射形貌图；

图4是碳钢在3.5%NaCl溶液中的Tafel曲线；

图5是铝合金板在3.5%氯化钠溶液中的极化曲线。

注：本发明的图1—图5为产物状态的分析示意图或照片，图中文字或影像不清晰并不影响对本发明技术方案的理解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

本发明着重克服聚苯胺难溶难应用的特点，直接采用水做分散介质制成环保水性聚苯胺防腐涂料实现其防腐性能。主要通过聚苯胺在水中的有效纳米级分散，实现了水性聚苯胺防腐涂料对金属表面贵金属化的电位正移及对金属表面的钝化作用。

本发明一种掺杂二氧化硅的聚苯胺复合材料的制备方法，向装有4-5g对甲苯磺酸和50ml蒸馏水的烧瓶中加入1-3g苯胺，搅拌均匀，再向烧瓶中加入5-20g硅溶胶，混合均匀并静放一定时间，将2-5g过硫酸铵和20g蒸馏水配成溶液后，快速滴加到反应液中，20-35°C下反应一段时间。反应结束后将反应物倒出，离心，用蒸馏水洗至中性，最后得到呈泥状的聚苯胺/二氧化硅杂化材料。取一定量的泥状聚苯胺/二氧化硅放入研钵中，然后加入适量的水性钛交联剂和硅烷偶联剂，并充分研磨，然后放置1到2天；再加入一定的水性丙烯酸乳液，研磨充分；再加入适当的成膜助剂和流变改性剂等来调整涂料的刷涂性能，制成所需的水性涂料；

比较例1

图4是碳钢在3.5%NaCl溶液中的Tafel曲线，含聚苯胺/二氧化硅涂层的腐蚀电位明显比含一般聚苯胺涂层的要高，在图中分别为-30 mv和-350 mv，而裸板的腐蚀电位为-630 mv。比较可知，含有聚苯胺/二氧化硅的水性涂层大幅度提高了碳钢的腐蚀电位，降低了自腐蚀电流，有一定的防腐效果。这可能是由于聚苯胺/二氧化硅在水中有极佳的分散性；其中水性钛交联剂和硅烷偶联剂也起到了不可替代的作用，这两种助剂可以提高聚苯胺颗粒之间的稳定性，使之与树脂基体之间的互扩散更为均匀。

比较例2

图5是铝合金板在3.5%氯化钠溶液中的极化曲线，（a）,（b）和（c）的腐蚀电位分别为-708 mv，-568 mv和62 mv,裸铝合金板的自腐蚀电流很大，当其表面有一层水性丙烯酸涂层时，自腐蚀电位上升了140mv左右，同时腐蚀电流减低很多；而当表面涂有含聚苯胺/二氧化硅的水性丙烯酸涂层时，其自腐蚀电位有多达770mv左右的提升。

Claims (4)

1.聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法 ，其特征在于，该方法包括以下制备过程：

向装有5g对甲苯磺酸和50ml蒸馏水的烧瓶中加入2g苯胺，搅拌均匀，再向烧瓶中加入10g硅溶胶，混合均匀并静放后，将4g过硫酸铵和20g蒸馏水配成溶液后，快速滴加到反应液中，20-35°C下反应，反应结束后将反应物倒出，离心，用蒸馏水洗至中性，最后得到呈泥状的聚苯胺/二氧化硅杂化材料，取泥状聚苯胺/二氧化硅放入研钵中，然后加入水性钛交联剂和硅烷偶联剂，并充分研磨，然后放置1到2天；再加入水性丙烯酸乳液，研磨充分；再加入成膜助剂和流变改性剂来调整涂料的刷涂性能，制成所需的水性涂料。

2.根据权利要求1所述的聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅纳米粒子在涂料组合物中的浓度为1-4%。

3.根据权利要求1所述的聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述防腐涂料用易分散聚苯胺为苯胺衍生物的结构。

4.根据权利要求1所述的聚苯胺二氧化硅防腐涂料的制备方法，其特征在于，其中将过硫酸铵和蒸馏水配成溶液后，快速滴加到反应液中，20-35°C下反应。

Images