CN102816496A - 一种聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆及其制备方法，聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆包括Ａ组分和Ｂ组分，所述Ａ组分的组份为改性环氧树脂、低分子改性胺、聚苯胺/凹土纳米材料、颜料、填料、偶联剂和粘度调节剂，所述Ｂ组分的组份为改性环氧树脂。其制备方法包括以下步骤：（1）A组分的制备，（2）Ｂ组分的制备，（3）Ａ组分与Ｂ组分按一定重量比混合均匀。本发明采用聚苯胺/凹土纳米材料这种新型有机防锈颜料取代红丹粉、铬酸锌等含重金属防锈颜料，结合低分子改性胺与适量改性环氧树脂反应生成低分子改性胺加成物，使防锈底漆中不含重金属及挥发性有机化合物等有毒有害物质，具有无毒环保、防锈性能优异的特性。

Description

一种聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别是涉及一种聚苯胺／凹土纳米材料防锈底漆及其制备方法。

背景技术

在世界各地，随处可见由钢铁建造的各种大型桥梁、建筑、交通工具、机械设备等公共设施和生产设备，这些钢铁设施和设备每时每刻都在经受自然界中水、氧、硫、氯等化合物的侵蚀，每年因钢铁生锈而造成的经济损失达数百亿美元；钢铁防锈是个世界性研究课题，为了保护钢铁免遭侵蚀，人们使用了各种防锈方法，如：中国专利CN1164552公开了一种防腐涂料及工艺，由底漆和面漆组成，其中底漆采用氯化聚乙烯、氯化石蜡、DOP、三聚氰胺甲醛树脂、云母氧化铁、铬酸锌和其它颜料组成。中国专利CN86104711公开了一种防腐涂料及工艺，采用环氧改性氯化氯丁胶为主要成膜物质，环己酮、醋酸丁酯为溶剂，云母氧化铁、红丹粉为防锈颜料，以T31为固化剂。以上两发明中采用的红丹粉、铬酸锌防腐颜料含有铅、铬等重金属，对人体和环境具有危害作用，受到各国政府的限制。

聚苯胺是一种有机聚合物，不含铅、铬等重金属，它可与钢铁发生作用，最终使钢铁表面生成Fe₃O₄和r- Fe₂O₃的夹层钝化膜，这种钝化膜对钢铁具有很好的防锈保护作用，为此，聚苯胺在钢铁的防腐领域里受到了高度重视。中国专利申请号为98116978.3就公开了一种导电聚苯胺无溶剂防腐涂料的制备方法，报道了将本征态聚苯胺溶解在多乙烯多胺类型的脂肪族多元胺中作为固化剂，以不同分子量的双酚A型环氧树脂为主要成膜物质、以邻苯二甲酸二辛酯等为增塑剂、以丁醇、异丙醇、高级一元醇缩水甘油醚、脂肪族缩水甘油酯等为稀释剂组成的导电聚苯胺无溶剂防腐涂料，该发明使用脂肪族多元胺为固化剂，由于脂肪族多元胺是具有一定的挥发性的有机化合物，故在施工时存在气味重，对环保和人员造成危害的缺点；另外，聚苯胺与传统的防锈颜料相比在价格上还不具备优势。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种通过采用聚苯胺/凹土纳米材料这种新型有机防锈颜料取代红丹粉、铬酸锌等含重金属防锈颜料，结合低分子改性胺与适量改性环氧树脂（胺活泼氢：环氧当量＝3~4：1）反应生成低分子改性胺加成物，清除残余的挥发性小分子胺，降低胺的气味，使本发明的防锈底漆中不含重金属及挥发性有机化合物等有毒有害物质，具有无毒环保、防锈性能优异的特性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，包括Ａ组分和Ｂ组分，

（1）所述A组分的组份和重量份数为：

改性环氧树脂                3~8份

低分子改性胺              47~62份

聚苯胺/凹土纳米材料             2~10份

颜料                                  5~18份

填料                   5~10份

偶联剂                                  0.2~0.8份

粘度调节剂               10~17份；

（2）所述Ｂ组分的组份和重量份数为：

改性环氧树脂                 100份。

在本发明一个较佳实施例中，所述的改性环氧树脂为异氰酸酯改性环氧树脂。

在本发明一个较佳实施例中，所述的低分子改性胺为腰果酚改性胺环氧固化剂或环氧固化剂中的一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述的聚苯胺/凹土纳米材料为聚苯胺/凹凸棒土纳米复合材料。

在本发明一个较佳实施例中，所述的颜料为800目磷酸锌、1250目三聚磷酸铝或1000目云母氧化铁中的一种或两种以上的混合物。

在本发明一个较佳实施例中，所述的填料为1000~1250目的沉淀硫酸钡或1000~1250目的硅微粉中的一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述的粘度调节剂为树脂改性剂。

在本发明一个较佳实施例中，所述的偶联剂为硅烷或钛酸酯。

在本发明一个较佳实施例中，所述的偶联剂为钛酸酯螯合物。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆的制备方法，包括以下步骤：

（1）A组分的制备：

①、按照重量份数称取各组份；

②、将低分子改性胺加入配漆罐中，常温下，以1500~2000 r/min转速搅拌，在搅拌下缓慢将改性环氧树脂加入配漆罐中，加入完毕，常温下，继续以800~1000 r/min转速搅拌，搅拌1~1.5 h，然后储存10~15 h，待用； 

③、在步骤②的基础上，继续将聚苯胺/凹土纳米材料、颜料、填料、偶联剂依次加入配漆罐中，常温下，以2000~3000 r/min转速将配漆罐中物料搅拌均匀，然后用粘度调节剂调节浆料的粘度，以浆料可从调漆刀上呈流线状自由落下为标准，再用泵将浆料输入研磨设备中进行研磨分散，每隔20 min检测细度一次，当物料细度小于35 μm时终止研磨，用400目滤网进行过滤分装，即为A组分成品；

（2）Ｂ组分的制备：按重量份数直接将改性环氧树脂进行分装，即为Ｂ组分成品；

（3）按Ａ组分：Ｂ组分＝1.0：0.8~1.0的重量比混合均匀，即得聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用聚苯胺/凹土纳米材料取代红丹、锌黄、锶黄等含铬、铅的防锈颜料，利用纳米微粒表面包裹的聚苯胺具有紧密吸附在钢铁表面与其产生氧化还原反应并形成致密钝化保护层的特点，提高涂层的防锈性能。

2、本发明的防锈底漆是环境友好型涂料，不含有铅、铬等有毒重金属，也不含有脂肪族多元胺、环己酮、丁醇等挥发性有害物质，采用低分子改性胺与适量改性环氧树脂反应形成的低分子改性胺加成物，彻底消除了残余的挥发性小分子胺危害，使用时气味更低，更安全。

3、本发明利用相似相容的化学原理，选择与聚苯胺/凹土纳米材料带有相同胺基官能团的低分子改性胺为漆磨介质，配合与聚苯胺纳米材料表面可发生偶联作用的钛酸酯螯合物，促使聚苯胺/凹土纳米材料在漆浆中充分的分散和舒展，形成电子通道，利用其氧化、还原能力，大幅提高涂层的防锈缓蚀性能。

4、本发明采用异氰酸酯嵌段聚合改性的环氧树脂，增加了涂层的致密度，增强了防锈底漆抗拒水、盐雾、化学介质等渗透性，提高了涂料的防锈效果，延长了被保护钢铁的使用年限。

5、本发明采用价格比聚苯胺低许多的聚苯胺／凹土纳米材料作为防锈颜料，具有用量相同、质量相当、成本较低的优势。

6、本发明适用于钢铁材质组成的桥梁、船舶、塔架、候（机）车厅、厂房、体育场馆等表面防锈保护。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

（1）A组分制备：

①、按照重量份数称取各组份；

②、将美国卡德莱公司的NC-541腰果酚改性胺环氧固化剂47份加入配漆罐中，常温下，以1800 r/min转速搅拌，在搅拌下缓慢将旭亚电子化学（昆山）有限公司的R-1541改性环氧树脂3份加入配漆罐中，加入完毕，常温下，继续以900 r/min速度搅拌，搅拌1 h，然后储存15 h，待用； 

③、在步骤②的基础上，继续将聚苯胺/凹土纳米材料3份、颜料9份（800目磷酸锌和1000目云母氧化铁的重量比1：1）、1250目的沉淀硫酸钡7份和美国杜邦公司的TYZOR GBA钛酸酯螯合物0.3份依次加入配漆罐中，常温下，以2000 r/min转速将配漆罐中物料搅拌均匀后，加入美国卡德莱公司的LITE-2023多功能树脂改性剂12份调节浆料的粘度，继续搅拌10 min，用调漆刀挑起浆料呈流线状自由落下，然后用泵将物料输入研磨设备中进行研磨分散，每隔20 min检测细度一次，当物料细度小于35 μm时终止研磨，用400目滤网进行过滤分装，即为A组分成品；

（2）Ｂ组分制备：按重量份数直接将旭亚电子化学（昆山）有限公司的R-1541异氰酸酯改性环氧树脂原液进行分装，即为Ｂ组分成品；

（3）按Ａ组分：Ｂ组分＝1.0：1.0的重量比混合均匀，即得聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆。

实施例2

（1）A组分制备：

①、按照重量份数称取各组份；

②、将上海君江科技有限公司的Ｄ9340环氧固化剂62份加入配漆罐中，常温下，以1500 r/min转速搅拌，在搅拌下缓慢将旭亚电子化学（昆山）有限公司的R-1348改性环氧树脂8份加入配漆罐中，加入完毕，常温下，继续以1000 r/min速度搅拌，搅拌1.5 h，然后储存13 h，待用；

③、在步骤②的基础上，继续将聚苯胺/凹土纳米材料10份、颜料18份（1250目三聚磷酸铝和1000目云母氧化铁的重量比1：1.5）、1250目的硅微粉10份和美国杜邦公司的TYZOR AA-75钛酸酯螯合物0.6份依次加入配漆罐中，常温下，以2500 r/min转速将配漆罐中物料搅拌均匀后，加入美国卡德莱公司的LITE-2023多功能树脂改性剂16份调节浆料的粘度，继续搅拌10 min，用调漆刀挑起浆料呈流线状自由落下，然后用泵将物料输入研磨设备中进行研磨分散，每隔20 min检测细度一次，当物料细度小于35 μm时终止研磨，用400目滤网进行过滤包装，即为A组分成品；

（2）Ｂ组分制备：按重量份数直接将旭亚电子化学（昆山）有限公司的R-1348异氰酸酯改性环氧树脂原液进行分装，即为Ｂ组分成品；

（3）按Ａ组分：Ｂ组分＝1.0：0.8的重量比混合均匀，即得聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆。

实施例3

（1）A组分制备：

①、按照重量份数称取各组份；

②、将美国卡德莱公司的NC-541腰果酚改性胺环氧固化剂47份投入配漆罐中，常温下，以2000 r/min转速搅拌，在搅拌下缓慢将旭亚电子化学（昆山）有限公司的R-1348异氰酸酯改性环氧树脂8份加入配漆罐中，加入完毕，常温下，继续以800 r/min速度搅拌，搅拌1.2 h，然后储存11 h，待用；

③、在步骤②的基础上，继续将聚苯胺/凹土纳米材料5份、颜料13份（800目磷酸锌和1250目三聚磷酸铝的重量比0.5：1）、1250目的沉淀硫酸钡5份、美国杜邦公司的TYZOR GBA钛酸酯螯合物0.8份依次加入配漆罐中，常温下，以3000 r/min转速将配漆罐中物料搅拌均匀后，加入美国卡德莱公司的LITE-2023多功能树脂改性剂15份调节浆料的粘度，继续搅拌10 min，用调漆刀挑起浆料呈流线状自由落下，然后用泵将物料输入研磨设备中进行研磨分散，每隔20 min检测细度一次，当物料细度小于35 μm时终止研磨，用400目滤网进行过滤分装，即为A组分成品；

（2）Ｂ组分制备：按重量份数直接将旭亚电子化学（昆山）有限公司的R-1541异氰酸酯改性环氧树脂原液进行分装即为Ｂ组分成品；

（3）按Ａ组分：Ｂ组分＝1.0：0.9的重量比混合均匀，即得聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆。

将实施例1-3制备的聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，按标准GB/T 6748-86《船用防锈漆通用技术条件》进行检验，还对面漆的适应性项目进行了检测，检测结果见表1，面漆采用市场上销售的中灰氯化橡胶面漆。

表1防锈性能检测结果

本发明大幅提高涂层的防锈缓蚀性能，增加了涂层的致密度，增强了防锈底漆抗拒水、盐雾、化学介质等渗透性，提高了涂料的防锈效果，延长了被保护钢铁的使用年限；本发明的防锈底漆是环境友好型涂料，使用时气味更低，更安全；本发明采用价格比聚苯胺低许多的聚苯胺/凹土纳米材料作为防锈颜料，具有用量相同、质量相当、成本较低的优势；本发明适用于钢铁材质组成的桥梁、船舶、塔架、候（机）车厅、厂房、体育场馆等表面防锈保护。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，其特征在于，包括Ａ组分和Ｂ组分，

（1）所述A组分的组份和重量份数为：

改性环氧树脂                3~8份

低分子改性胺               47~62份

聚苯胺/凹土纳米材料             2~10份

颜料                                  5~18份

填料                   5~10份

偶联剂                                  0.2~0.8份

粘度调节剂               10~17份；

（2）所述Ｂ组分的组份和重量份数为：

改性环氧树脂                 100份。

2.根据权利要求1所述的聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，其特征在于，所述的改性环氧树脂为异氰酸酯改性环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，其特征在于，所述的低分子改性胺为腰果酚改性胺环氧固化剂或环氧固化剂中的一种。

4.根据权利要求1所述的聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，其特征在于，所述的聚苯胺/凹土纳米材料为聚苯胺/凹凸棒土纳米复合材料。

5.根据权利要求1所述的聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，其特征在于，所述的颜料为800目磷酸锌、1250目三聚磷酸铝或1000目云母氧化铁中的一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，其特征在于，所述的填料为1000~1250目的沉淀硫酸钡或1000~1250目的硅微粉中的一种。

7.根据权利要求1所述的聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，其特征在于，所述的粘度调节剂为树脂改性剂。

8.根据权利要求1所述的聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷或钛酸酯。

9.根据权利要求8所述的聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆，其特征在于，所述的偶联剂为钛酸酯螯合物。

10.根据权利要求1所述的聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）A组分的制备：

①、按照重量份数称取各组份；

②、将低分子改性胺加入配漆罐中，常温下，以1500~2000 r/min转速搅拌，在搅拌下将改性环氧树脂加入配漆罐中，加入完毕，常温下，继续以800~1000 r/min转速搅拌，搅拌1~1.5 h，然后储存10~15 h，待用； 

③、在步骤②的基础上，继续将聚苯胺/凹土纳米材料、颜料、填料、偶联剂依次加入配漆罐中，常温下，以2000~3000 r/min转速将配漆罐中物料搅拌均匀，然后用粘度调节剂调节浆料的粘度，以浆料可从调漆刀上呈流线状自由落下为标准，再用泵将浆料输入研磨设备中进行研磨分散，每隔20 min检测细度一次，当物料细度小于35 μm时终止研磨，用400目滤网进行过滤分装，即为A组分成品；

（2）Ｂ组分的制备：按重量份数直接将改性环氧树脂进行分装，即为Ｂ组分成品；

（3）按Ａ组分：Ｂ组分＝1.0：0.8~1.0的重量比混合均匀，即得聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆。