CN108441088A - 一种防腐抗静电涂层材料及其制备方法 - Google Patents

一种防腐抗静电涂层材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防腐抗静电涂层材料及其制备方法，由以下重量份的原料制备：环氧改性丙烯酸酯20‑50份、聚苯胺10‑20份、聚碳酸酯11‑18份、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物8‑15份、聚对苯二甲酸乙二醇酯7‑15份、碳纳米管6‑12份、硅烷偶联剂4‑8份、十六烷基三甲基溴化铵3‑6份、聚乙二醇辛基苯基醚2‑5份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3‑7份、聚环氧琥珀酸2‑5份、防腐抗静电颜料5‑10份、助成膜剂1‑2份、流平剂1‑3份、消泡剂0.5‑2份。本发明制得的涂层材料具有良好的机械强度、防腐性和耐候性，表面电阻率不高于8.48×105Ω，符合涂层材料标准，在防腐抗静电用材料中具有广泛的应用前景。

Description

一种防腐抗静电涂层材料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂层材料技术领域，具体涉及一种防腐抗静电涂层材料及其制备方法。
背景技术
随着石油化工产业的快速发展，石油储罐和运输管道用量不断加大，储罐和管道因腐蚀导致油品泄露以及石油在储存和运输过程中产生的静电荷引起的爆炸或火灾等事故频有发生，若不及时排除静电，容易产生爆炸危险。因此，在石油贮罐和运输管道的防腐蚀保护的同时，内壁涂层必须具有良好的抗静电性。在GB 13348-2009《液体石油产品静电安全规程》规定，油罐内壁应使用防静电防腐涂料，涂料的体电阻率应低于108Ω·m，表面电阻率低于109Ω。随着产品性能的提升，现有的涂料越来越不能达到良好的抗静电防腐需求，因此有必要对
兼具抗静电和防腐功能的涂料进行进一步研发。
发明内容
为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种防腐抗静电涂层材料及其制备方法，从而提高涂层材料的防腐性能和抗静电性能。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种防腐抗静电涂层材料，由以下重量份的原料制备而成：环氧改性丙烯酸酯20-50份、聚苯胺10-20份、聚碳酸酯11-18份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8-15份、聚对苯二甲酸乙二醇酯7-15份、碳纳米管6-12份、硅烷偶联剂4-8份、十六烷基三甲基溴化铵3-6份、聚乙二醇辛基苯基醚2-5份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3-7份、聚环氧琥珀酸2-5份、防腐抗静电颜料5-10份、助成膜剂1-2份、流平剂1-3份、消泡剂0.5-2份。
优选的，本发明所述的防腐抗静电涂层材料由以下重量份的原料制备而成：环氧改性丙烯酸酯35份、聚苯胺15份、聚碳酸酯15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物12份、聚对苯二甲酸乙二醇酯11份、碳纳米管9份、硅烷偶联剂6份、十六烷基三甲基溴化铵5份、聚乙二醇辛基苯基醚4份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份、聚环氧琥珀酸3.5份、防腐抗静电颜料7.5份、助成膜剂1.5份、流平剂2份、分散剂7份、消泡剂1.5份。
优选的，所述防腐抗静电颜料为质量比为1：（1-3）：（1-5）：（2-4）的环氧磷酸锌、氧化锡锑、氧化石墨烯和氧化物包覆的钛白粉。
优选的，所述氧化物包覆的钛白粉为硅铝氧化物包覆的钛白粉，其中硅铝的摩尔比为（3-5）:1。
优选的，所述助成膜剂为质量比为1：（2-5）的丙二醇丁醚和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。
优选的，所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
优选的，所述消泡剂为聚醚改性有机硅。
本发明所述的防腐抗静电涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将环氧改性丙烯酸酯加入含10-20%的硅烷偶联剂的DMF溶液中，于75-80℃的温度下搅拌反应10-18h，然后加入碳纳米管继续搅拌反应4-6h，制得混合物A；
（2）将步骤（1）制得的混合物A与聚苯胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯在高速剪切机中进行高速剪切混合20-40min，然后在超声仪上超声分散15-30min，将其转移到反应釜中，在不断搅拌下向反应釜中依次加入十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇辛基苯基醚、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚环氧琥珀酸、防腐抗静电颜料、助成膜剂、流平剂、消泡剂，在2000-3000r/min的转速下搅拌分散2-4h，即得防腐抗静电涂层材料。
优选的，所述硅烷偶联剂的质量百分比为15%。
有益效果：本发明提供了一种防腐抗静电涂层材料及其制备方法，本发明选用环氧改性丙烯酸酯，并与碳纳米管进行交联，在提高碳纳米管分散性的同时改善了环氧改性丙烯酸酯抗静电性差的问题，再与其余几种抗静电防腐聚合物的复配，对提高涂层材料的综合性能具有重要的作用；本发明所用的防腐抗静电颜料为环氧磷酸锌、氧化锡锑、氧化石墨烯和氧化物包覆的钛白粉，环氧磷酸锌具有良好的防腐性，氧化锡锑和氧化石墨烯具有优良的电子传导性能，氧化物包覆的钛白粉在提供抗静电性的同时，经氧化物包覆后钝化了钛白粉的光学活性，改善了钛白粉加速有机材料易老化的问题，从而减缓材料的抗老化性能。
本发明制得的涂层材料拉伸强度不低于20.12MPa，断裂伸长率不低于546.2%，撕裂强度不低于52.6kN/m，因此具有良好的机械强度，同时防水性能、耐酸碱、耐高温、耐光照、耐盐雾性能优异，抗老化性能和耐候性优良，表面电阻率不高于8.48×105Ω，符合涂层材料的标准，因此该涂层材料在防腐抗静电用材料中具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
一种防腐抗静电涂层材料，由以下重量份的原料制备而成：环氧改性丙烯酸酯20份、聚苯胺10份、聚碳酸酯11份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8份、聚对苯二甲酸乙二醇酯7份、碳纳米管6份、硅烷偶联剂4份、十六烷基三甲基溴化铵3份、聚乙二醇辛基苯基醚2份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3份、聚环氧琥珀酸2份、防腐抗静电颜料5份、助成膜剂1份、流平剂1份、消泡剂0.5份。
所述防腐抗静电颜料为质量比为1：1：1：2的环氧磷酸锌、氧化锡锑、氧化石墨烯和氧化物包覆的钛白粉，所述氧化物包覆的钛白粉为硅铝氧化物包覆的钛白粉，其中硅铝的摩尔比为3:1。
所述助成膜剂为质量比为1：2的丙二醇丁醚和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。
所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
所述消泡剂为聚醚改性有机硅。
本发明所述的防腐抗静电涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将环氧改性丙烯酸酯加入含10%的硅烷偶联剂的DMF溶液中，于75-80℃的温度下搅拌反应10h，然后加入碳纳米管继续搅拌反应4h，制得混合物A；
（2）将步骤（1）制得的混合物A与聚苯胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯在高速剪切机中进行高速剪切混合20min，然后在超声仪上超声分散15min，将其转移到反应釜中，在不断搅拌下向反应釜中依次加入十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇辛基苯基醚、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚环氧琥珀酸、防腐抗静电颜料、助成膜剂、流平剂、消泡剂，在2000r/min的转速下搅拌分散2h，即得防腐抗静电涂层材料。
实施例2
一种防腐抗静电涂层材料，由以下重量份的原料制备而成：环氧改性丙烯酸酯35份、聚苯胺15份、聚碳酸酯15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物12份、聚对苯二甲酸乙二醇酯11份、碳纳米管9份、硅烷偶联剂6份、十六烷基三甲基溴化铵5份、聚乙二醇辛基苯基醚4份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份、聚环氧琥珀酸3.5份、防腐抗静电颜料7.5份、助成膜剂1.5份、流平剂2份、分散剂7份、消泡剂1.5份。
所述防腐抗静电颜料为质量比为1：2：2.5：3的环氧磷酸锌、氧化锡锑、氧化石墨烯和氧化物包覆的钛白粉。
所述氧化物包覆的钛白粉为硅铝氧化物包覆的钛白粉，其中硅铝的摩尔比为4:1。
所述助成膜剂为质量比为1：3.5的丙二醇丁醚和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。
所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
所述消泡剂为聚醚改性有机硅。
本发明所述的防腐抗静电涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将环氧改性丙烯酸酯加入含15%的硅烷偶联剂的DMF溶液中，于75-80℃的温度下搅拌反应14h，然后加入碳纳米管继续搅拌反应5h，制得混合物A；
（2）将步骤（1）制得的混合物A与聚苯胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯在高速剪切机中进行高速剪切混合30min，然后在超声仪上超声分散23min，将其转移到反应釜中，在不断搅拌下向反应釜中依次加入十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇辛基苯基醚、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚环氧琥珀酸、防腐抗静电颜料、助成膜剂、流平剂、消泡剂，在2500r/min的转速下搅拌分散3h，即得防腐抗静电涂层材料。
实施例3
一种防腐抗静电涂层材料，由以下重量份的原料制备而成：环氧改性丙烯酸酯30份、聚苯胺12份、聚碳酸酯13份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10份、聚对苯二甲酸乙二醇酯7-15份、碳纳米管8份、硅烷偶联剂5份、十六烷基三甲基溴化铵4份、聚乙二醇辛基苯基醚3份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵4份、聚环氧琥珀酸3份、防腐抗静电颜料6份、助成膜剂1.2份、流平剂1.5份、消泡剂1份。
所述防腐抗静电颜料为质量比为1：1.5：2：2.5的环氧磷酸锌、氧化锡锑、氧化石墨烯和氧化物包覆的钛白粉，所述氧化物包覆的钛白粉为硅铝氧化物包覆的钛白粉，其中硅铝的摩尔比为3.5:1。
所述助成膜剂为质量比为1：3的丙二醇丁醚和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。
所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
所述消泡剂为聚醚改性有机硅。
本发明所述的防腐抗静电涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将环氧改性丙烯酸酯加入含12%的硅烷偶联剂的DMF溶液中，于75-80℃的温度下搅拌反应12h，然后加入碳纳米管继续搅拌反应4.5h，制得混合物A；
（2）将步骤（1）制得的混合物A与聚苯胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯在高速剪切机中进行高速剪切混合25min，然后在超声仪上超声分散20min，将其转移到反应釜中，在不断搅拌下向反应釜中依次加入十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇辛基苯基醚、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚环氧琥珀酸、防腐抗静电颜料、助成膜剂、流平剂、消泡剂，在2200r/min的转速下搅拌分散2.5h，即得防腐抗静电涂层材料。
实施例4
一种防腐抗静电涂层材料，由以下重量份的原料制备而成：环氧改性丙烯酸酯50份、聚苯胺20份、聚碳酸酯18份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15份、聚对苯二甲酸乙二醇酯15份、碳纳米管12份、硅烷偶联剂8份、十六烷基三甲基溴化铵6份、聚乙二醇辛基苯基醚5份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3-7份、聚环氧琥珀酸5份、防腐抗静电颜料10份、助成膜剂2份、流平剂3份、消泡剂2份。
所述防腐抗静电颜料为质量比为1：3：5：4的环氧磷酸锌、氧化锡锑、氧化石墨烯和氧化物包覆的钛白粉，所述氧化物包覆的钛白粉为硅铝氧化物包覆的钛白粉，其中硅铝的摩尔比为5:1。
所述助成膜剂为质量比为1：5的丙二醇丁醚和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。
所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
所述消泡剂为聚醚改性有机硅。
本发明所述的防腐抗静电涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将环氧改性丙烯酸酯加入含20%的硅烷偶联剂的DMF溶液中，于75-80℃的温度下搅拌反应18h，然后加入碳纳米管继续搅拌反应6h，制得混合物A；
（2）将步骤（1）制得的混合物A与聚苯胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯在高速剪切机中进行高速剪切混合40min，然后在超声仪上超声分散30min，将其转移到反应釜中，在不断搅拌下向反应釜中依次加入十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇辛基苯基醚、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚环氧琥珀酸、防腐抗静电颜料、助成膜剂、流平剂、消泡剂，在3000r/min的转速下搅拌分散4h，即得防腐抗静电涂层材料。
对比例1
对比例1与实施例2的区别在于：对比例1中未添加碳纳米管。
对比例2
对比例2与实施例2的区别在于：对比例2中未添加聚苯胺、聚碳酸酯。
对比例3
对比例3与实施例2的区别在于：对比例3中未添加防腐抗静电颜料。
将实施例1-4和对比例1-3制备的防腐抗静电涂层材料进行以下性能测试，测定结果如表1所示。从表1中得出，本发明制得的涂层材料拉伸强度不低于20.12MPa，断裂伸长率不低于546.2%，撕裂强度不低于52.6kN/m，因此具有良好的机械强度，同时防水性能、耐酸碱、耐高温、耐光照、耐盐雾性能优异，抗老化性能和耐候性优良，表面电阻率不高于8.48×105Ω，符合涂层材料的标准，因此该涂层材料在防腐抗静电用材料中具有广泛的应用前景。
并且通过对比例1-3得知，碳纳米管对材料的抗静电性具有重要的作用，同时防腐抗静电颜料对材料的防腐和抗静电性能均产生影响。
表1

Claims (9)

1.一种防腐抗静电涂层材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：环氧改性丙烯酸酯20-50份、聚苯胺10-20份、聚碳酸酯11-18份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物8-15份、聚对苯二甲酸乙二醇酯7-15份、碳纳米管6-12份、硅烷偶联剂4-8份、十六烷基三甲基溴化铵3-6份、聚乙二醇辛基苯基醚2-5份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3-7份、聚环氧琥珀酸2-5份、防腐抗静电颜料5-10份、助成膜剂1-2份、流平剂1-3份、消泡剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的一种防腐抗静电涂层材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：环氧改性丙烯酸酯35份、聚苯胺15份、聚碳酸酯15份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物12份、聚对苯二甲酸乙二醇酯11份、碳纳米管9份、硅烷偶联剂6份、十六烷基三甲基溴化铵5份、聚乙二醇辛基苯基醚4份、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份、聚环氧琥珀酸3.5份、防腐抗静电颜料7.5份、助成膜剂1.5份、流平剂2份、分散剂7份、消泡剂1.5份。
3.根据权利要求1所述的一种防腐抗静电涂层材料，其特征在于，所述防腐抗静电颜料为质量比为1：（1-3）：（1-5）：（2-4）的环氧磷酸锌、氧化锡锑、氧化石墨烯和氧化物包覆的钛白粉。
4.根据权利要求3所述的一种防腐抗静电涂层材料，其特征在于，所述氧化物包覆的钛白粉为硅铝氧化物包覆的钛白粉，其中硅铝的摩尔比为（3-5）:1。
5.根据权利要求1所述的一种防腐抗静电涂层材料，其特征在于，所述助成膜剂为质量比为1：（2-5）的丙二醇丁醚和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种防腐抗静电涂层材料，其特征在于，所述流平剂为聚丙烯酸异辛酯。
7.根据权利要求1所述的一种防腐抗静电涂层材料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性有机硅。
8.权利要求1-7任一项所述的防腐抗静电涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将环氧改性丙烯酸酯加入含10-20%的硅烷偶联剂的DMF溶液中，于75-80℃的温度下搅拌反应10-18h，然后加入碳纳米管继续搅拌反应4-6h，制得混合物A；
（2）将步骤（1）制得的混合物A与聚苯胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯在高速剪切机中进行高速剪切混合20-40min，然后在超声仪上超声分散15-30min，将其转移到反应釜中，在不断搅拌下向反应釜中依次加入十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇辛基苯基醚、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚环氧琥珀酸、防腐抗静电颜料、助成膜剂、流平剂、消泡剂，在2000-3000r/min的转速下搅拌分散2-4h，即得防腐抗静电涂层材料。
9.根据权利要求8所述的一种防腐抗静电涂层材料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂的质量百分比为15%。
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