专利名称：一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。
背景技术：
1977年，Heeger, MacDiarmid和白川英树等发现，五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔膜 具有金属导电性，电导率达103S · cnT1，这一发现打破了聚合物通常为绝缘体的传统观念， 引发出一系列相关导电聚合物结构和性质的有趣的基础科学问题。加之导电聚合物在化学 电源的电极材料、修饰电极和酶电极、电致变色显示、静电屏蔽等方面广阔的应用前景，因 而激发了世界范围内导电聚合物的研究热潮。1979年，美国IBM公司用电化学氧化聚合制 备出电导率高达100S -cm-1的导电聚吡咯膜。聚吡咯因具有易合成、导电率高、稳定性较好 等优点而成为导电高分子领域中研究的重点之一，并且逐渐向工业应用方向发展。全球每年金属腐蚀造成的损失是巨大的，有统计数字表明，全球每年金属腐蚀总 量达到金属产量的20% -40%，经济损失约1000亿元。而近期美国公布的涉及十多个行业 的因静电造成的损失就高达200多亿美元。而使用涂料对金属或电子元件进行表面涂覆处 理是减少金属腐蚀、降低静电危害的最为有效的方法。目前，对金属设备的防护主要还是以涂敷防腐涂料为主，而当前有效的金属防腐 颜料多为六价铬化物及含铅的化合物，其中六价铬化物是致癌物质，铅也是严重污染环境 的重金属。而导电聚吡咯具有像金属一样的导电性、能够使金属表面活性钝化，可以用来替 代涂料中的重金属起到防腐作用。因此导电聚吡咯已被看好是新一代环境可接受的高效防 腐蚀涂料。然而，根据传统方法制备的导电聚吡咯一般为黑色粉末，使得以聚吡咯为导电填 料的涂料不易调色。另外，由于线性分子链中的大共轭η键，使聚吡咯具有极强的刚性，聚 吡咯既不能熔融也不能溶解，这使其难于加工成型，机械性能也非常差，而如果将导电涂料 制作为水性涂料，则会很不稳定，极易发生沉淀。综上所述，现有技术存在诸多不足之处，制备一种聚吡咯含量高、化学相容性好、 导电率高的水性导电防腐涂料成为亟待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐 涂料，及其制备方法。利用该方法制备的水性导电防腐涂料具有化学相容性好、导电率高、 防腐效果优良等优点。本发明是通过以下技术方案实现的一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料，是由以下组分组成的纳米 核壳结构聚吡咯复合粒子和水性树脂乳液，其中，纳米核壳结构聚吡咯占水性树脂乳液质 量的5. 5% 25%。优选的，纳米核壳结构聚吡咯占水性树脂乳液质量的占5. 5% 8. 5%时，防腐效果最佳。优选的，纳米核壳结构聚吡咯占水性树脂乳液质量的占6. 4% 15%时，导电性 能优良，可用做抗静电涂料。所述纳米核壳结构聚吡咯复合粒子的内核是碘掺杂纳米导电聚吡咯，导电聚吡咯 复合粒子的外壳是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。所述水性涂料树脂乳液为固含量为40% 80%的水性丙烯酸树脂乳液。一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料的制备方法，包括以下步骤(1)纳米核壳结构聚吡咯的合成①在室温下向三口烧瓶中依次加入蒸馏水、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB)和助表面活性剂正戊醇，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将吡咯单体(Py)滴加到上述配置好的胶束溶液中；③向三口烧瓶中加入碘；④将事先准备好的溶于蒸馏水的FeCl3逐滴滴入三口烧瓶中，在室温下，对体系进 行磁力搅拌，3小时后，吡咯的化学氧化聚合在胶束中完成；⑤向三口烧瓶中加入单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)，并将温度升至70°C水浴加热；⑥将配制好的过硫酸钾(KPS)溶液用恒压漏斗滴加到体系中，70°C恒温反应3h， 即得以碘掺杂聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯；(2)复配将上述纳米核壳结构聚吡咯洗涤离心干燥后，加到水性涂料树脂乳液 中，搅拌分散均勻，即得纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料，其中，纳米核壳结构聚 吡咯占水性涂料树脂溶液质量的5. 5% 25%。所述步骤(1)中，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与蒸馏水的 质量比为0. 034 0. 068 ；助表面活性剂正戊醇与蒸馏水的质量比为0. 02 0. 04 ；吡咯单 体与蒸馏水的质量比为0. 01 0. 03 ；吡咯单体和甲基丙烯酸甲酯单体的质量比为0. 40 0. 67 ；掺杂剂碘单质与吡咯单体的质量比为0. 3 0. 4 ；氧化剂FeCl3与吡咯单体的质量比 为3. 9 6. 2 ；氧化剂过硫酸钾与甲基丙烯酸甲酯的质量比为0. 04 0. 07。一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料的使用方法，为将纳米核壳 结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度 控制在20 200 μ m,室温固化即可。本发明的水性导电防腐涂料具有优良的化学相容性、高的导电率，同时能够有效 的减缓金属的腐蚀，是一种新型环保纳米导电防腐涂料。本发明制备的纳米核壳聚吡咯，具 有完好的球形结构，其壳层约为lOnm，内核直径为50nm 70nm。采用本发明制备的水性导 电防腐涂料，纳米核壳结构聚吡咯的含量占水性树脂乳液质量的5. 5% 8. 5%时，防腐效 果最佳。采用本发明制备的水性导电防腐涂料，在纳米核壳结构聚吡咯的含量占水性树脂 乳液质量为6. 4 % 15 %时，导电性能优良，可用做抗静电涂料。需要强调的是，本发明实现了聚吡咯的核壳改性，并进行了碘掺杂。发明人在纳米 聚吡咯表面成功地合成了聚甲基丙烯酸甲酯的纳米壳层，使得聚吡咯导电填料具有优良的 综合性能。在聚吡咯表面的塑性绝缘聚合物聚甲基丙烯酸甲酯使聚吡咯具有好的的热塑性 和柔韧性，与基体树脂有更好的相容性。因为壳层聚合物极薄，聚合物的溶胀作用使得聚吡 咯分子链可以部分溶胀到基体树脂中，形成导电网络。因此壳层绝缘聚合物聚甲基丙烯酸甲酯的存在不影响聚吡咯的导电能力。而且碘掺杂也提高了纳米聚吡咯的导电率。另外极 薄的纳米壳层聚合物的存在以及聚合物的溶胀作用可以使得本征聚吡咯的颜色变淡，更有 利于涂料在使用过程中的调色。本发明制备的纳米核壳聚吡咯复合粒子采用微乳液法合成，该方法实验装置简 单，能耗低，操作容易，且制备的纳米粒子粒径均勻可控。本发明使用的成膜物质是水性树脂乳液，其仅含有少量的有机溶剂，与溶剂型产 品相比具有明显的绿色环保的优势，同时用水代替有机溶剂可以降低生产成本。综上所述，本发明制备的水性导电防腐涂料相对于普通涂料具有无可比拟的优 势，具有很高的应用价值，极有利于市场推广。
图1为本发明所制备的导电聚吡咯内核的透射电镜照片。图2为本发明所制备的导电聚吡咯内核的扫描电镜图片。图3为本发明所制备的具有核壳结构的导电聚吡咯复合粒子的透射电镜照片。图4为本发明所制备的具有核壳结构的导电聚吡咯复合粒子的扫描电镜照片。
具体实施例方式下面结合实施实例对本发明作进一步的说明实施例1 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB)IO. 2g，助表面活性剂正戊醇6g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将4g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入1.4g碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加20. 4g FeCl3 (溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即 可得到碘掺杂纳米聚吡咯，其透射电镜照片如图1，扫描电镜照片如图2。通过照片我们可 以看到所制备纳米聚吡咯的直径约为40nm 50nm，形貌为球形。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA) 7. 41g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS)0. 41g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯复 合粒子，其透射电镜照片如图3，扫描电镜照片如图4。通过照片我们可以看到，纳米核壳结 构聚吡咯的内核直径约为40nm 50nm，外壳厚度约为20nm。将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的5. 5%的纳米核壳结构 聚吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树酯乳液中(固含量为40% )，并搅拌均勻，即得含有纳 米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化。
实施例2 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB) 6. 8g，助表面活性剂正戊醇4g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将2g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入0.6g碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加7. 8g FeCl3(溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即可 得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA) 5g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS)O. 2g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡口各， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的15. 25%的纳米核壳结 构聚吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树酯乳液中(固含量为60% )，并搅拌均勻，即得含有 纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化。实施例3 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB) 13. 6g，助表面活性剂正戊醇8g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将6g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入2. 4g碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加37. 2g FeCl3 (溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即 可得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)8. 96g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS) 0. 63g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的25%的纳米核壳结构聚 吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树酯乳液中(固含量为80% )，并搅拌均勻，即得含有纳米 核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化。实施例4 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料
步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB) 6. 8g，助表面活性剂正戊醇4g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将6g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入2. 4g碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加37. 2g FeCl3 (溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即 可得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA) 15g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS) 1. 05g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的5. 5%的纳米核壳结构 聚吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树脂乳液中(固含量40% )，并搅拌均勻，即得含有纳米 核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化。实施例5 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB)IO. 2g，助表面活性剂正戊醇8g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将2g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入0.7g碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加7. 8g FeCl3(溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即可 得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA) 3. 71g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS)O. 15g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的15. 25%的纳米核壳结 构聚吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树脂乳液中(固含量40% )，并搅拌均勻，即得含有纳 米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m，室温固化。实施例6 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下
(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB) 13. 6g，助表面活性剂正戊醇6g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将4g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入1. 2g碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加24. 8g FeCl3 (溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即 可得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA) 7. 41g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS) 0. 52g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的25%的纳米核壳结构聚 吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树脂乳液中(固含量80% )，并搅拌均勻，即得含有纳米核 壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化。实施例7 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB) 6. 8g，助表面活性剂正戊醇8g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将4g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入1. 2g碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加20. 4g FeCl3 (溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即 可得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA) 5. 97g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS)O. 24g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的25%的纳米核壳结构聚 吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树脂乳液中(固含量40% )，并搅拌均勻，即得含有纳米核 壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m，室温固化。实施例8 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯
①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB)IO. 2g，助表面活性剂正戊醇6g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将2g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入0.8g碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加7. 8g FeCl3 (溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即可 得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(皿仪)2.998，并升温到701水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS)0.21g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的5. 5%的纳米核壳结构 聚吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树酯乳液中(固含量80% )，并搅拌均勻，即得含有纳米 核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化。实施例9 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB) 13. 6g，助表面活性剂正戊醇4g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将6g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入2. Ig碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加30. 6g FeCl3(溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即 可得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA) 15g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS)O. 83g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的8. 5%的纳米核壳结构 聚吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树酯乳液中(固含量50% )，并搅拌均勻，即得含有纳米 核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化。实施例10 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴
9化铵(CTAB) 6. 8g，助表面活性剂正戊醇6g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将2g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入0.8g碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加10. 2g FeCl3 (溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即 可得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA) 5g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS)O. 2g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡口各， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的6. 4%的纳米核壳结构 聚吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树酯乳液中(固含量60% )，并搅拌均勻，即得含有纳米 核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化。实施例11 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB)IO. 2g，助表面活性剂正戊醇8g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将6g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入2. Ig碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加23. 4g FeCl3(溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即 可得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)8. 96g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS)O. 63g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的20%的纳米核壳结构聚 吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树酯乳液中(固含量70% )，并搅拌均勻，即得含有纳米核 壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化。实施例12 制备一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料步骤如下(1)制备纳米级碘掺杂聚吡咯①在室温下向三口烧瓶中加入蒸馏水200g，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 化铵(CTAB) 13. 6g，助表面活性剂正戊醇4g，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；
②将4g吡咯单体滴加到三口烧瓶中，并继续磁力搅拌，形成含有吡咯单体的表面 活性剂的胶束溶液；③向三口烧瓶中加入1. 2g碘单质，并继续磁力搅拌；④向三口烧瓶中缓慢滴加24. 8g FeCl3(溶解在40g蒸馏水中)，磁力搅拌3h，即 可得到碘掺杂纳米聚吡咯。⑤向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸甲酯(MMA) 7. 41g，并升温到70°C水浴加热；⑥将配置好的过硫酸钾(KPS)O. 41g(溶解在5g水中)溶液缓慢滴加到三口烧瓶 中，70°C恒温反应3h，即得以聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯， 将其离心干燥，备用。(2)水性导电防腐涂料的复配将占水性树脂乳液质量的15%的纳米核壳结构聚 吡咯复合粒子加入到水性丙烯酸树酯乳液中(固含量60% )，并搅拌均勻，即得含有纳米核 壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。使用时，将上述制备好的纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂 在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化。
1权利要求
一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料，其特征在于是由以下组分组成的纳米核壳结构聚吡咯复合粒子和水性树脂乳液，其中，纳米核壳结构聚吡咯占水性树脂乳液质量的5.5％～25％。
2.根据权利要求1所述的一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料，其特征 在于所述纳米核壳结构聚吡咯占水性树脂乳液质量的5. 5% 8. 5%。
3.根据权利要求1所述的一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料，其特征 在于所述纳米核壳结构聚吡咯占水性树脂乳液质量的6. 4% 15%。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂 料，其特征在于所述纳米核壳结构聚吡咯复合粒子的内核是碘掺杂纳米导电聚吡咯，导电 聚吡咯复合粒子的外壳是聚甲基丙烯酸甲酯。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂 料，其特征在于所述水性涂料树脂乳液为固含量为40% 80%的水性丙烯酸树脂乳液。
6.权利要求1或2或3所述的一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料的制 备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)纳米核壳结构聚吡咯的合成①在室温下向三口烧瓶中依次加入蒸馏水、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵 和助表面活性剂正戊醇，并磁力搅拌形成表面活性剂的胶束溶液；②将吡咯单体滴加到上述配置好的胶束溶液中；③向三口烧瓶中加入碘；④将事先准备好的溶于蒸馏水的FeCl3逐滴滴入三口烧瓶中，在室温下，对体系进行磁 力搅拌，3小时后，吡咯的化学氧化聚合在胶束中完成；⑤向三口烧瓶中加入单体甲基丙烯酸甲酯，并将温度升至70°C水浴加热；⑥将配制好的过硫酸钾溶液用恒压漏斗滴加到体系中，70°C恒温反应3h，即得以碘掺 杂聚吡咯为核、聚甲基丙烯酸甲酯为壳的纳米核壳结构聚吡咯；(2)复配将上述纳米核壳结构聚吡咯洗涤离心干燥后，加到水性涂料树脂乳液中，搅 拌分散均勻，即得纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料。
7.根据权利要求6所述的一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料，其特 征在于所述步骤(1)中，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵与蒸馏水的质量比为 0. 034 0. 068 ；助表面活性剂正戊醇与蒸馏水的质量比为0. 02 0. 04 ；吡咯单体与蒸馏 水的质量比为0. 01 0. 03 ；吡咯单体和甲基丙烯酸甲酯单体的质量比为0. 40 0. 67 ；掺 杂剂碘单质与吡咯单体的质量比为0. 3 0. 4 ；氧化剂FeCl3与吡咯单体的质量比为3. 9 6. 2 ；氧化剂过硫酸钾与甲基丙烯酸甲酯的质量比为0. 04 0. 07。
8.权利要求1或2或3所述的一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料的使 用方法，其特征在于，方法为将纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂在 经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20 200 μ m,室温固化即可。
全文摘要
本发明公开了一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料，是由以下组分组成的纳米核壳结构聚吡咯复合粒子和水性树脂乳液，其中，纳米核壳结构聚吡咯占水性树脂乳液质量的5.5％～25％。使用时，将纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料涂覆或者喷涂在经除油和防锈处理的金属表面，涂层厚度控制在20～200μm，室温固化即可。本发明制备的纳米核壳聚吡咯复合粒子采用微乳液法合成，该方法实验装置简单，能耗低，操作容易，且制备的纳米粒子粒径均匀可控。本发明制备的水性导电防腐涂料相对于普通涂料具有无可比拟的优势，具有很高的应用价值，极有利于市场推广。
文档编号C08G73/06GK101942254SQ201010296970
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者刘锋, 孙立波, 石元昌 申请人:山东大学