一種環保低碳鋼閥門用防腐塗料及其製備方法與流程
2023-05-30 00:45:21
本發明涉及防腐塗料技術領域，尤其涉及一種環保低碳鋼閥門用防腐塗料及其製備方法。
背景技術：
納米粒子的物理、化學特性較為獨特，有諸如微體積、大表面、量子尺寸、宏觀量子隧道等一些特有效應。複合納米粒子後的導電聚合物的電導率得到了很大的提升，使其在新的科研領域有所應用。根據導電聚合物的特殊性能，導電聚合物型複合材料在光、電、磁、微波等的傳導與屏蔽、傳感器、金屬防腐等領域應用廣泛；金屬腐蝕與防護方面，隨著各國科研學者對導電聚合物深入而廣泛的研究，導電高分子型耐蝕塗料的開發和應用已成為現實。大量的實驗數據早已驗證了導電聚合物塗層的優異的耐蝕性能和金屬保護機理，其機理的研究主要有鈍化作用，電場作用，緩蝕作用和雙層性塗層機理4個觀點；
導電聚合物複合塗層具有傳統塗層望而卻步的金屬鈍化和陽極保護功能，同時兼備抗刮傷作用，防腐材料勢必成為導電聚合物使用前景最為光明的範疇之一。導電聚合物通過和其他物質複合，使複合塗層達到耐老化、耐酸鹼、力學性能優良的技術指標；
在導電聚合物家族中，聚苯胺具有價格低廉、性質穩定、抗腐蝕機制獨特的優點，因而廣泛應用於防腐蝕領域；聚吡咯具有易合成、導電性能優良、單體毒性低等優點，在防腐蝕領域的應用同樣深受關注。為了製備出防腐蝕性能更加優越的導電聚合物，人們通過共聚對聚合物進行改性。共聚能夠集幾種鏈結的優勢於一身，進而製備出電化學性能更佳的新型導電聚合物。徐慧等採用cv法在不鏽鋼基材上電沉積聚苯胺/聚吡咯複合薄膜，發現複合薄膜比純單一組分薄膜具有更好的耐腐蝕性能。目前，國內外學者對於導電均聚物的合成、結構、性能的研究較多，但對共聚型導電聚合物的研究並不多見。本發明製備了磺基水楊酸摻雜的苯胺/吡咯導電共聚物（pani/py-ssa），並以其為功能成分，以環氧樹脂為成膜物質，通過機械共混製備了塗料，探討了導電共聚物塗膜對低合金鋼基材的耐蝕能力；
聚苯胺和聚吡咯作為導電聚合物家族最具代表性的兩個代表，由於其獨特的防腐蝕機制和良好的防腐蝕效果，這兩類導電聚合物在防腐蝕領域均存在廣闊的應用前景，共聚改性為提高其可加工性和耐腐蝕性能提供了新的解決路徑。無機納米粉體材料具有一些聚合物無法比擬的物理化學性質，其二者的複合物具有比單一組分更好的耐腐蝕性能。近年來，國內外學者對導電均聚物複合材料的耐腐蝕性能研究較為廣泛，但對導電共聚物及其複合材料的報導卻較為罕見。因此，為了製備出耐腐蝕性能更好的複合材料，我們製備了導電共聚物和一系列導電共聚物/無機複合物。希望能夠製備出耐腐蝕性能較導電均聚物和導電共聚物更好的導電共聚物/無機複合粉體，起到更好的金屬保護作用；
低碳鋼材料由於具有易加工鍛造、易焊接、易切削等優點，經常被加工成各類大型機械的零部件，在航空航天、汽車、船舶和建築等領域應用廣泛。但其本身易發生晶間侵蝕、點侵蝕、侵蝕開裂等腐蝕行為，嚴重的影響了低碳鋼材料的應用範圍和使用壽命。以聚苯胺和聚吡咯為代表的導電高分子家族由於其獨特的防腐蝕機制和優異的防腐蝕性能在防腐蝕領域引起了越來越廣泛的關注。為了使導電聚合物傑出的電化學性能和無機納米粒子特殊的物化性能相得益彰，人們往往採取無機納米粒子和導電聚合物相複合的方式來實現這一目的。因此，以導電高分子/無機複合材料為導電填料的功能塗料已成為防腐蝕領域新的研究熱點。目前，國內外學者對導電均聚物及其無機複合材料的合成、結構、性能研究較多，但導電共聚物/無機複合物的研究和探討卻鮮有報導。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種環保低碳鋼閥門用防腐塗料及其製備方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種環保低碳鋼閥門用防腐塗料，它是由下述重量份的原料製成的：
環烷酸皂2-3、微晶石蠟0.5-1、磺基水楊酸1-2、苯胺10-13、過硫酸銨0.1-0.4、吡咯10-12、鈦酸四丁酯37-40、正丁醇41-50、乙二醇丁醚70-90、環氧樹脂e4080-90、聚醯胺樹脂5-7、二甲基矽油0.8-2、三乙醇胺油酸皂0.1-0.2、馬來酸二丁酯1-2、水解聚馬來酸酐2-3、四氫糠醇0.1-0.4、氟化鎂3-5、矽烷偶聯劑kh5600.1-0.2、無水乙醇適量。
一種所述的環保低碳鋼閥門用防腐塗料的製備方法，包括以下步驟：
（1）將上述水解聚馬來酸酐加入到其重量18-20倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為50-60℃，加入上述四氫糠醇，保溫攪拌3-6分鐘，得酸酐分散液；
（2）將上述環烷酸皂、微晶石蠟混合，加入到混合料重量10-13倍的無水乙醇中，在80-85℃下保溫攪拌4-7分鐘，加入上述三乙醇胺油酸皂，攪拌至常溫，得醇分散液；
（3）將上述過硫酸銨加入到其重量100-140倍的去離子水中，攪拌均勻，得引發劑溶液；
（4）將上述磺基水楊酸加入到其重量60-70倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述苯胺、吡咯，送入到3-4℃的水浴中，攪拌反應1-2小時，加入上述鈦酸四丁酯，出料，升高溫度為74-80℃，滴加濃度為6-10%的氨水，調節ph為10-12，保溫攪拌40-50分鐘，滴加上述引發劑溶液，降低溫度為1-2℃，滴加10-13mol/l的鹽酸，調節ph為3-4，攪拌反應6-7小時，加入上述酸酐分散液，攪拌均勻，抽濾，將濾餅用丙酮、去離子水依次洗滌3-5次，在110-130℃下真空乾燥1-2小時，得鈦導電聚合物；
（5）將上述聚醯胺樹脂加入到醇分散液中，攪拌均勻，加入上述矽烷偶聯劑kh560，在50-60℃下保溫攪拌10-14分鐘，得矽烷醇分散液；
（6）將上述正丁醇、乙二醇丁醚混合，攪拌均勻，加入上述鈦導電聚合物，超聲3-10分鐘，加入上述環氧樹脂e40，攪拌20-30分鐘，加入上述矽烷醇分散液，攪拌均勻，加入剩餘的各原料，攪拌均勻，在60-70℃蒸汽下熟化40-50分鐘，即得。
所述的一種環保低碳鋼閥門用防腐塗料，該塗料的使用方法為：
將其均勻的塗覆在處理後的低碳鋼材料表面，送入到烘箱中，在80-90℃下固化20-25小時，出料，即可。
本發明的優點是：本發明將具有大有機基團的有機磺酸摻雜的共聚物因大尺寸反離子鑲嵌在共聚物分子鏈間，能夠增大聚合物鏈的伸展程度並擴大鏈間距，有機大分子磺酸基團具有強烈的表面活性作用，使目標聚合物的溶解性得到提高，同時兼備良好的電導率；本發明塗料鈍化金屬的能力增強，使得低合金鋼表面生成了一層高緻密度的氧化膜，增強了其抑制陽極反應的能力，更好地隔離金屬基材與腐蝕介質，表現出了更好的抗腐蝕性能，成功地延緩了腐蝕介質對低碳鋼材料的腐蝕，此外，金屬、導電聚合物、二氧化鈦分別處於不同的電子價帶和能級，二氧化鈦的添加有助於增大腐蝕過程中電子轉移跨越的能極差，使其抑制電荷轉移的能力更強，減緩了金屬基材表面腐蝕反應的發生，體現出了更好的金屬保護能力
本發明的塗料不含有毒有害的揮發性物質，環保性好，安全性高。
具體實施方式
一種環保低碳鋼閥門用防腐塗料，它是由下述重量份的原料製成的：
環烷酸皂2、微晶石蠟0.5、磺基水楊酸1、苯胺10、過硫酸銨0.1、吡咯10、鈦酸四丁酯37、正丁醇41、乙二醇丁醚70、環氧樹脂e4080、聚醯胺樹脂5、二甲基矽油0.8、三乙醇胺油酸皂0.1、馬來酸二丁酯1、水解聚馬來酸酐2、四氫糠醇0.1、氟化鎂3、矽烷偶聯劑kh5600.1、無水乙醇適量。
一種所述的環保低碳鋼閥門用防腐塗料的製備方法，包括以下步驟：
（1）將上述水解聚馬來酸酐加入到其重量18倍的去離子水中，攪拌均勻，升高溫度為50℃，加入上述四氫糠醇，保溫攪拌3分鐘，得酸酐分散液；
（2）將上述環烷酸皂、微晶石蠟混合，加入到混合料重量10倍的無水乙醇中，在80℃下保溫攪拌4分鐘，加入上述三乙醇胺油酸皂，攪拌至常溫，得醇分散液；
（3）將上述過硫酸銨加入到其重量100倍的去離子水中，攪拌均勻，得引發劑溶液；
（4）將上述磺基水楊酸加入到其重量60倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述苯胺、吡咯，送入到3℃的水浴中，攪拌反應1小時，加入上述鈦酸四丁酯，出料，升高溫度為74℃，滴加濃度為6%的氨水，調節ph為10，保溫攪拌40分鐘，滴加上述引發劑溶液，降低溫度為1℃，滴加10mol/l的鹽酸，調節ph為3，攪拌反應6小時，加入上述酸酐分散液，攪拌均勻，抽濾，將濾餅用丙酮、去離子水依次洗滌3次，在110℃下真空乾燥1小時，得鈦導電聚合物；
（5）將上述聚醯胺樹脂加入到醇分散液中，攪拌均勻，加入上述矽烷偶聯劑kh560，在50℃下保溫攪拌10分鐘，得矽烷醇分散液；
（6）將上述正丁醇、乙二醇丁醚混合，攪拌均勻，加入上述鈦導電聚合物，超聲3分鐘，加入上述環氧樹脂e40，攪拌20分鐘，加入上述矽烷醇分散液，攪拌均勻，加入剩餘的各原料，攪拌均勻，在60℃蒸汽下熟化40分鐘，即得。
所述的一種環保低碳鋼閥門用防腐塗料，該塗料的使用方法為：
將其均勻的塗覆在處理後的低碳鋼材料表面，送入到烘箱中，在80℃下固化20小時，出料，即可。
性能測試:
粘結強度（n/mm2）：9.8；
抗溼變性（%）：1.3
耐變壓器油（1000h/105℃）：漆膜無損壞。