CN109796799B

CN109796799B - 一种防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的制备方法及产品

Info

Publication number: CN109796799B
Application number: CN201910091949.XA
Authority: CN
Inventors: 张颖君; 王兆华; 崔学军; 窦宝捷; 李明桧; 肖世彩; 王希晨; 何洪锐
Original assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Current assignee: Sichuan University of Science and Engineering
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: CN109796799A

Abstract

本发明涉及一种防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的制备方法及产品，属于防腐涂料技术领域，该方法包括如下步骤：(1)向苯胺中加入酸对苯胺进行酸化处理；(2)向树脂中加入乳化剂对树脂进行乳化处理；(3)取部分经酸化处理后的苯胺加入经乳化处理后的树脂中，混匀后再将剩余部分经酸化处理后的苯胺与氧化剂同时滴加到经乳化处理后的树脂中，搅拌反应后，制得防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊。制备的微胶囊可作为填料直接应用于水性或油性的防腐涂料中，通过微胶囊中聚苯胺的缓蚀作用及树脂的成膜固化实现涂料的防腐自修复性能。该方法制备工艺简单，易操作，对设备要求不高，适于工业化生产。

Description

一种防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的制备方法及产品

技术领域

本发明属于防腐涂料技术领域，具体涉及一种防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的制备方法及产品。

背景技术

有机涂层防护技术由于防护效果优良，施工工艺简单，适用性强，经济性好等特点是目前采用的最广泛的防腐蚀方法之一。但涂层在制备过程中的微观缺陷及使用过程中由于外力作用造成局部损坏将降低传统的有机涂层的防护效果和使用寿命，有时甚至会加速基体的腐蚀。自修复涂料的出现有望解决这一问题，作为21世纪初的新材料和新技术，自修复涂料一出现就受到广泛的关注，并逐渐成为国内外研究的热点。

目前有机涂层外援型自修复的方法可概括为两大类：1)对基体的缓蚀，通过添加缓蚀填料或纳米容器等负载的缓蚀剂抑制金属的腐蚀，其优点是可迅速反应抑制腐蚀，缺点是涂层缺陷仍存在，修复作用不能持久；2)涂层缺陷自愈合，将包覆甘油、树脂的微胶囊、中空玻璃纤维预埋在涂层中，当涂层受损伤时流出、固化，使缺陷自愈合，其优点是可实现较长效的自修复，缺点是反应成膜需要时间，修复过程相对缓慢。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的制备方法；目的之二在于提供一种防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)取苯胺并向所述苯胺中加入酸进行酸化处理，同时取树脂并向所述树脂中加入乳化剂进行乳化处理；

(2)将部分步骤(1)中经酸化处理后的苯胺加入步骤(1)中经乳化处理后的树脂中，混匀后再将步骤(1)中剩余部分经酸化处理后的苯胺与氧化剂溶液同时滴加到步骤(1)中经乳化处理后的树脂中，搅拌反应后，制得防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊。

优选的，所述方法具体包括如下步骤：

(1)取苯胺，在搅拌速度为100～300r/min下加入酸进行酸化处理至pH值为1～3；同时取树脂，在搅拌速度为400～1000r/min下加入乳化剂搅拌乳化0.5～4h；

(2)在搅拌速度为80～200r/min的速度下先将部分步骤(1)中经酸化处理后的苯胺加入步骤(1)中经乳化处理后的树脂中，然后再将步骤(1)中剩余部分经酸化处理后的苯胺与氧化剂溶液同时以5-20mL/h的速度滴加到步骤(1)中经乳化处理后的树脂中，待所述步骤(1)中剩余部分经酸化处理后的苯胺与氧化剂溶液滴加完毕后，继续搅拌反应3～8h，制得防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊。

优选的，步骤(1)中，所述酸为但不限于盐酸、磷酸、硫酸、植酸或十二烷基苯磺酸中的至少一种。

优选的，步骤(1)中，所述苯胺与树脂的质量比为2:1～1:3；所述乳化剂的用量为所述树脂的1～5wt％。

优选的，所述树脂为但不限于桐油、蓖麻油、丙烯酸树脂或醇酸树脂中的至少一种。

优选的，所述乳化剂为但不限于OP-10、十二烷基苯磺酸钠或木质素磺酸钠中的至少一种。

优选的，步骤(2)中，所述部分步骤(1)中经酸化处理后的苯胺占步骤(1)中经酸化处理后的苯胺总量的10～50wt％。

优选的，步骤(2)中，所述氧化剂溶液中溶质与步骤(1)中所述苯胺的摩尔比为2:1～1:2。

优选的，所述氧化剂溶液为浓度均是0.5～2mol/L的双氧水或过硫酸铵溶液中的一种。

2、由所述的方法制备的防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的制备方法及产品，该方法中以具有缓蚀作用的聚苯胺为囊壁，具有修复作用的树脂作为囊芯，制备的微胶囊可作为填料直接应用于水性或油性的防腐涂料中，通过微胶囊中聚苯胺的缓蚀作用及树脂的成膜固化实现涂料的防腐自修复性能。该方法制备工艺简单，易操作，对设备要求不高，适于工业化生产。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为实施例2中制备的防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊破裂后的扫描电镜图；

图2为实施例3中制备的防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的扫描电镜图；

图3为实施例4中两种镁合金表面的电化学阻抗测试结果图。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

制备防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊

(1)按苯胺与树脂的质量比为2:3分别称取苯胺和树脂(蓖麻油)，按乳化剂的用量为树脂的5wt％称取乳化剂(十二烷基苯磺酸钠)，然后取苯胺，在搅拌速度为300r/min下加入酸(磷酸)进行酸化处理至pH值为1.5；同时取树脂(蓖麻油)，在搅拌速度为1000r/min下加入乳化剂(十二烷基苯磺酸钠)搅拌乳化0.5h；

(2)按氧化剂溶液中溶质与步骤(1)中苯胺的摩尔比为1:1.5配制浓度为0.8mol/L的双氧水溶液，然后在搅拌速度为100r/min的速度下先将步骤(1)中经酸化处理后的苯胺总量的40wt％加入步骤(1)中经乳化处理后的树脂(蓖麻油)中，再将步骤(1)中剩余部分经酸化处理后的苯胺与双氧水溶液同时以20mL/h的速度滴加到步骤(1)中经乳化处理后的树脂(蓖麻油)中，待步骤(1)中剩余部分经酸化处理后的苯胺与双氧水溶液滴加完毕后，继续搅拌反应5h，制得防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊。

实施例2

制备防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊

(1)按苯胺与树脂的质量比为1:2分别称取苯胺和树脂(丙烯酸树脂)，按乳化剂的用量为树脂的3wt％称取乳化剂(木质素磺酸钠)，然后取苯胺，在搅拌速度为100r/min下加入酸(盐酸)进行酸化处理至pH值为3；同时取树脂(丙烯酸树脂)，在搅拌速度为400r/min下加入乳化剂(木质素磺酸钠)搅拌乳化4h；

(2)按氧化剂溶液中溶质与步骤(1)中苯胺的摩尔比为1:2配制浓度为2mol/L的过硫酸铵溶液，然后在搅拌速度为80r/min的速度下先将步骤(1)中经酸化处理后的苯胺总量的30wt％加入步骤(1)中经乳化处理后的树脂(丙烯酸树脂)中，再将步骤(1)中剩余部分经酸化处理后的苯胺与过硫酸铵溶液同时以15mL/h的速度滴加到步骤(1)中经乳化处理后的树脂(丙烯酸树脂)中，待步骤(1)中剩余部分经酸化处理后的苯胺与过硫酸铵溶液滴加完毕后，继续搅拌反应8h，制得防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊。

实施例3

制备防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊

(1)按苯胺与树脂的质量比为1.5:1分别称取苯胺和树脂(桐油)，按乳化剂的用量为树脂的2wt％称取乳化剂(1wt％OP-10和1wt％木质素磺酸钠)，然后取苯胺，在搅拌速度为200r/min下加入酸(硫酸)进行酸化处理至pH值为2；同时取树脂(桐油)，在搅拌速度为600r/min下加入乳化剂(1wt％OP-10和1wt％木质素磺酸钠)搅拌乳化1h；

(2)按氧化剂溶液中溶质与步骤(1)中苯胺的摩尔比为1:0.8配制浓度为1mol/L的过硫酸铵溶液，然后在搅拌速度为200r/min的速度下先将步骤(1)中经酸化处理后的苯胺总量的20wt％加入步骤(1)中经乳化处理后的树脂(桐油)中，再将步骤(1)中剩余部分经酸化处理后的苯胺与过硫酸铵溶液同时以8mL/h的速度滴加到步骤(1)中经乳化处理后的树脂(桐油)中，待步骤(1)中剩余部分经酸化处理后的苯胺与过硫酸铵溶液滴加完毕后，继续搅拌反应4h，制得防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊。

图1为实施例2中制备的防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊破裂后的扫描电镜图，图2为实施例3中制备的防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的扫描电镜图，由图1和图2可知，以本发明的方法可以制备出聚苯胺微胶囊，且聚苯胺微胶囊成球形。

实施例4

将实施例3中制备的防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊以10wt％的添加量添加在涂料中，并以上述涂料在镁合金表面制备带有5mm缺陷的涂层，同时取相同质地的镁合金，以未添加实施例3中制备的防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的涂料在该镁合金上制备带有5mm缺陷的涂层，将两种镁合金在质量分数为3.5％的NaCl溶液中浸泡6h，然后测试两种镁合金表面的电化学阻抗，测试结果如图3所示，由图3可知，镁合金中加入了本发明中防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊后可以大大提高涂层的防护性能。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）取苯胺并向所述苯胺中加入酸进行酸化处理，同时取树脂并向所述树脂中加入乳化剂进行乳化处理；

（2）将部分步骤（1）中经酸化处理后的苯胺加入步骤（1）中经乳化处理后的树脂中，混匀后再将步骤（1）中剩余部分经酸化处理后的苯胺与氧化剂溶液同时以5-20mL/h的速度滴加到步骤（1）中经乳化处理后的树脂中，搅拌反应后，制得防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊；所述部分步骤（1）中经酸化处理后的苯胺占步骤（1）中经酸化处理后的苯胺总量的10~50wt%。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

（1）取苯胺，在搅拌速度为100~300r/min下加入酸进行酸化处理至pH值为1~3；同时取树脂，在搅拌速度为400~1000r/min下加入乳化剂搅拌乳化0.5~4h；

（2）在搅拌速度为80~200r/min的速度下先将部分步骤（1）中经酸化处理后的苯胺加入步骤（1）中经乳化处理后的树脂中，然后再将步骤（1）中剩余部分经酸化处理后的苯胺与氧化剂溶液同时以5-20mL/h的速度滴加到步骤（1）中经乳化处理后的树脂中，待所述步骤（1）中剩余部分经酸化处理后的苯胺与氧化剂溶液滴加完毕后，继续搅拌反应3~8h，制得防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述酸为但不限于盐酸、磷酸、硫酸、植酸或十二烷基苯磺酸中的至少一种。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述苯胺与树脂的质量比为2:1~1:3；所述乳化剂的用量为所述树脂的1~5wt%。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述树脂为但不限于桐油、蓖麻油、丙烯酸树脂或醇酸树脂中的至少一种。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述乳化剂为但不限于OP-10、十二烷基苯磺酸钠或木质素磺酸钠中的至少一种。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述氧化剂溶液中溶质与步骤（1）中所述苯胺的摩尔比为2:1~1:2。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述氧化剂溶液为浓度均是0.5~2mol/L的双氧水或过硫酸铵溶液中的一种。

9.由权利要求1~8任一项所述的方法制备的防腐自修复涂料用聚苯胺微胶囊。