一种防腐导电涂料及其制备方法与流程

1.本发明属于涂料技术领域。更具体地，涉及一种防腐导电涂料及其制备方法。


背景技术：

2.金属的腐蚀给经济带来的损失是惊人的，据统计全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约7000亿美元，而我国因金属腐蚀造成的经济损失也约占国民生产总值的4%。因此金属的防腐是很重要的。目前防止金属腐蚀最有效的方法就是隔离被保护金属与腐蚀性介质，防腐蚀涂料通常作为功能屏障阻隔水和氧气等物质。传统防腐涂料中含有的重金属如铅、铬等或挥发性有机溶剂如二甲苯易产生污染，既影响身体健康又造成环境污染，因此对于耐腐蚀性强、绿色环保的水性防腐涂料的研发成为目前急需解决的问题。
3.导电聚合物中如聚苯胺和聚吡咯等，由于其能够增强涂层的机械性能，提高涂层抗腐蚀性能和电性能，已成为一类新型防腐材料。其中，聚苯胺因其良好的环境稳定性、低成本和阳极抑制性能，而聚吡咯具有共轭链氧化、对应阴离子掺杂结构成为导电聚合物中研究的热点。石墨烯由于其优异的阻隔性能和屏蔽性能及化学稳定性，在防腐领域应用前景广阔。然而单独使用石墨烯，一旦涂层薄膜有轻微的缺陷便会加剧金属腐蚀，只能提供短时间的抗氧化腐蚀效果。而氧化石墨烯所带的官能团又会破坏碳平面的sp2键，从而影响导电性，还原的氧化石墨烯导电性增加，但是分散性也变差。
4.因此，如何综合利用导电聚合物和氧化石墨烯，使两者有机结合，可以克服单一材料的局限性，是本领域技术人员面临的技术难题之一。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有防腐导电涂料单一的采用导电聚合物或氧化石墨烯，性能单一，而简单将两者复合，容易因为氧化石墨烯的团聚，以及氧化石墨烯的亲水性能，引起产品在实际使用时，无法兼顾防腐和导电性能的弊端，提供了一种防腐导电涂料及其制备方法。
6.本发明的目的是提供一种防腐导电涂料。
7.本发明的另一目的是提供一种防腐导电涂料的制备方法。
8.本发明上述目的通过以下技术方案实现：一种防腐导电涂料，所述防腐导电涂料为双组分涂料；所述双组分涂料包括a组分和b组分；其中，所述a组分包括以下重量份数的原料：100-120份环氧树脂、10-15份甲苯、10-15份聚苯胺、0.3-0.5份增溶剂；所述a组分通过无水乙醇调节粘度为300-500mpa
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s；其中，所述b组分包括以下重量份数的原料：3-5份引气剂、10-15份氧化石墨烯和80-100份环氧树脂固化剂。
9.上述技术方案通过采用双组分的导电涂料体系，其中，在a组分中，通过利用增溶剂使得聚苯胺的分子结构在环氧树脂体系下可以充分舒展，从而有利于导电网络的构建，
并且，舒展后的聚苯胺分子链可以充分利用其分子结构中的苯环结构与氧化石墨烯结构中的共轭区因为π-π相互作用而有利于氧化石墨烯在体系中的分散；另外，通过在b组分中将引气剂和氧化石墨烯共同分散于固化剂中，并通过调节a组分的粘度控制整体的粘度，如此，在产品使用时，引气剂可以在该粘度条件下，为体系内部带来合适数量的气泡，一方面，引气剂产生气体的过程可以使得部分氧化石墨烯片层剥离转变为单片层结构，并于聚苯胺共建导电通路，同时可以利用氧化石墨烯的片层结构有效阻止气体外溢，使得一定数量的气泡在体系内部残留，在产品作为防腐蚀涂料使用时，腐蚀截至在涂料中扩散渗透时，容易因为气泡的存在而截流，避免腐蚀性介质进一步的扩散渗透，在保障产品具备良好导电性的同时，强化了产品的防腐性能。
10.优选的，所述增溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
11.优选的，所述聚苯胺为盐酸掺杂聚苯胺。
12.优选的，所述引气剂为异氰酸酯，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的任意一种。
13.优选的，所述环氧树脂选自环氧树脂e-42，环氧树脂e-44，环氧树脂e-52中的任意一种。
14.优选的，所述环氧树脂固化剂选自乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺中的任意一种。
15.一种防腐导电涂料的制备方法，具体制备步骤包括：a组分的配制：按原料组成称量各原料；先将聚苯胺、增溶剂加入甲苯中，搅拌混合后，静置溶胀，再加入环氧树脂，继续搅拌混合均匀后，通过调节无水乙醇加入量，调节a组分粘度至300-500mpa
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s；b组分的配制：按原料组成称量各原料；将引气剂和氧化石墨烯混合倒入环氧树脂固化剂中，超声分散均匀。
具体实施方式
16.以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
17.除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
18.实施例1按苯胺单体和hcl的摩尔比为1：1，将二次蒸馏的苯胺单体加入到0.1mol/l的hcl中，于室温条件下，用搅拌器以200r/min转速持续搅拌混合30min，再滴加苯胺单体等摩尔量的过硫酸铵水溶液，待滴加结束后，于冰水浴中继续反应3h，抽滤，并将滤饼用丙酮和去离子水洗涤至无色，随后真空干燥，得盐酸掺杂聚苯胺；按重量份数计，依次取100份环氧树脂、10份甲苯、10份盐酸掺杂聚苯胺、0.3份增溶剂；先将盐酸掺杂聚苯胺、增溶剂加入甲苯中，于聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，于
搅拌转速为400r/min条件下，搅拌混合2h后，将反应釜密闭，于室温条件下，静置溶胀24h，再将反应釜开启，并加入环氧树脂，继续用搅拌器以400r/min转速搅拌混合3h，再于搅拌状态下，通过补加无水乙醇，调节反应釜内物料粘度至300mpa
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s，粘度的测试采用旋转粘度计进行测试，得a组分；按重量份数计，依次取3份引气剂、10份氧化石墨烯和80份环氧树脂固化剂，将引气剂和氧化石墨烯混合倒入环氧树脂中，于超声频率为80khz条件下，超声分散45min，得b组分；所述增溶剂为n,n-二甲基甲酰胺；所述引气剂为异氰酸酯，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯；所述环氧树脂选自环氧树脂e-42；所述环氧树脂固化剂选自乙二胺。
19.实施例2按苯胺单体和hcl的摩尔比为1：1，将二次蒸馏的苯胺单体加入到0.1mol/l的hcl中，于室温条件下，用搅拌器以300r/min转速持续搅拌混合35min，再滴加苯胺单体等摩尔量的过硫酸铵水溶液，待滴加结束后，于冰水浴中继续反应4h，抽滤，并将滤饼用丙酮和去离子水洗涤至无色，随后真空干燥，得盐酸掺杂聚苯胺；按重量份数计，依次取110份环氧树脂、12份甲苯、13份盐酸掺杂聚苯胺、0.4份增溶剂；先将盐酸掺杂聚苯胺、增溶剂加入甲苯中，于聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，于搅拌转速为500r/min条件下，搅拌混合3h后，将反应釜密闭，于室温条件下，静置溶胀36h，再将反应釜开启，并加入环氧树脂，继续用搅拌器以600r/min转速搅拌混合4h，再于搅拌状态下，通过补加无水乙醇，调节反应釜内物料粘度至400mpa
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s，粘度的测试采用旋转粘度计进行测试，得a组分；按重量份数计，依次取4份引气剂、14份氧化石墨烯和90份环氧树脂固化剂，将引气剂和氧化石墨烯混合倒入环氧树脂中，于超声频率为100khz条件下，超声分散50min，得b组分；所述增溶剂为n-甲基吡咯烷酮；所述引气剂为异氰酸酯，所述异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯；所述环氧树脂选自环氧树脂e-44；所述环氧树脂固化剂选自己二胺。
20.实施例3按苯胺单体和hcl的摩尔比为1：1，将二次蒸馏的苯胺单体加入到0.1mol/l的hcl中，于室温条件下，用搅拌器以400r/min转速持续搅拌混合40min，再滴加苯胺单体等摩尔量的过硫酸铵水溶液，待滴加结束后，于冰水浴中继续反应5h，抽滤，并将滤饼用丙酮和去离子水洗涤至无色，随后真空干燥，得盐酸掺杂聚苯胺；按重量份数计，依次取120份环氧树脂、15份甲苯、15份盐酸掺杂聚苯胺、0.5份增溶剂；先将盐酸掺杂聚苯胺、增溶剂加入甲苯中，于聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，于搅拌转速为600r/min条件下，搅拌混合4h后，将反应釜密闭，于室温条件下，静置溶胀48h，再将反应釜开启，并加入环氧树脂，继续用搅拌器以800r/min转速搅拌混合5h，再于搅拌状态下，通过补加无水乙醇，调节反应釜内物料粘度至500mpa
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s，粘度的测试采用旋转粘度计进行测试，得a组分；按重量份数计，依次取5份引气剂、15份氧化石墨烯和100份环氧树脂固化剂，将引
气剂和氧化石墨烯混合倒入环氧树脂中，于超声频率为120khz条件下，超声分散60min，得b组分；所述增溶剂为n,n-二甲基甲酰胺；所述引气剂为异氰酸酯，所述异氰酸酯选自二环己基甲烷二异氰酸酯；所述环氧树脂选自环氧树脂e-52；所述环氧树脂固化剂选自二乙烯三胺。
21.对比例1本对比例和实施例1相比，区别在于：采用等质量的乙炔黑取代氧化石墨烯，其余条件保持不变。
22.对比例2本对比例和实施例1相比，区别在于：a组分粘度调节至100mpa
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s，其余条件保持不变。
23.对比例3本对比例和实施例1相比，区别在于：未添加引气剂，其余条件保持不变。
24.对实施例1-3及对比例1-3所得产品进行性能测试，具体测试方法和测试结果如下所述：将各实施例和对比例所得a组分和b组分分别按照质量比为10：1搅拌混合均匀，先用金相砂纸将q235钢片表面打磨光滑，然后依次用丙酮和去离子水清洗，再分别浸泡在丙酮和乙醇溶液中，超声10 min除去油渍，室温干燥。用毛刷将混合均匀的涂料涂刷于基片的背面和4个侧面后放入干燥箱中，于60℃下干燥12 h，控制涂层厚度为120μm；采用压片法，用rts-4型四探针仪对涂层的电阻率进行测试；按照gb/t 10125-2012测试涂膜的耐盐雾性;具体测试结果如表1所示；表1：产品性能测试结果由表1测试结果可知，本发明所得产品可以有效兼顾导电性能以及良好的防腐效果。
25.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。