本发明属于涂料领域，具体涉及一种导电水性聚噻吩防腐涂料的制备方法。
背景技术：
：金属腐蚀主要是由于大气中的和水以及其他一些介质（盐、高温等）因素让金属表面发生化学或电化学反应。传统的金属防腐一般釆用一些重金属（铬、铜和富锌）通过电镀等方式在金属表面涂覆一层，利用它们氧化形成致密氧化膜阻隔金属与大气中的和的接触，避免金属被腐蚀。但是这些重金属在成本、资源和环保方面均受到限制，从而促进低成本、绿色的防腐材料-导电聚合物的出现；目前，对于导电聚合物其防腐机制有以下观点：a、机械屏蔽，阻止空气和水直接与金属表面接触；b、缓蚀剂作用；c、阳极保护，导电聚合在金属表面形成一层氧化膜，使金属的电极电位处于钝化区，达到阳极保护效果；d、导电作用，利用导电聚合物的电导性使金属材料形成一个整体，减缓局部的金属腐蚀。导电聚合物防腐涂料通常由两种途径得到一是先沉积一层导电聚合物膜，然后再在上面沉积一层面漆，达到机械屏蔽的作用；二是让导电聚合物同其他强粘附性的树脂共混制成防腐材料；导电涂料是指涂敷在非导电基材上，使之具有传导电流和排除积累静电荷能力的一类功能涂料。导电涂料是一种专用涂料，随着工业技术的发展及对各种电气性能要求的提高，导电涂料的应用范围也越来越广阔。导电涂料主要由导电填料、树脂、稀释剂和助剂组成。其中，导电填料一般为银、铜、镍等金属粉末，导电炭黑、石墨以及氧化物等非金属粉末。现有的导电涂料的制备技术主要存在两方面不足，一是导电填料不够理想，银系导电性能虽然较好，但是价格贵且容易出现银迁移的现象；铜系填料价格低，导电性好，但抗氧化稳定性极差，需要进行特殊的处理；镍系填料性能较铜稳定，导电性比铜系低1个数量级，抗氧化稳定性稍差；导电炭黑类填料价格极其低廉，化学稳定性好，分散性好，但导电性比铜系低3个数量级以上；导电聚合物复合涂层具有传统涂层望而却步的金属钝化和阳极保护功能，同时兼备抗刮伤作用，防腐材料势必成为导电聚合物使用前景最为光明的范畴之一，导电聚合物通过和其他物质复合，使复合涂层达到耐老化、耐酸碱、力学性能优良的技术指标；导电聚噻吩经过多年的研究不断取得了进展。例如聚噻吩传感器、聚噻吩光伏电池、聚噻吩防腐涂层等材料都展示出优越的性能。然而在实际应用的过程中还面临着许多问题，比如聚噻吩作为防腐涂料在水中的分散性，与树脂结合成膜的导电稳定性等；聚噻吩在聚噻吩/树脂涂料中的分散性差极大的降低了聚噻吩的防腐性能，所以如何改进聚苯胺的难溶解性能、分散性能是提高聚噻吩防腐能力的关键，也是促进其实用化、广泛化的关键；因此本发明的目的就是为了解决聚噻吩作为防腐涂料在水中的分散性，与环氧树脂结合成膜的导电稳定性的问题，从而提高防腐效果，同时还赋予了涂料磁性，并改善了磁性原料与树脂、聚噻吩的相容性，提高了涂料在不同领域的适用性。技术实现要素：本发明的目的就是为了解决聚噻吩作为防腐涂料在水中的分散性，与环氧树脂结合成膜的导电稳定性的问题，从而提高防腐效果，提供一种导电水性聚噻吩防腐涂料的制备方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种导电水性聚噻吩防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）取0.7-1重量份的氯甲酚，加入到其重量75-80倍的氨水溶液中，搅拌均匀；（2）取40-50重量份的噻吩、2-3重量份的乙酸酐混合，送入到反应釜中，调节反应釜温度为60-65℃，滴加0.1-0.2重量份的高氯酸，滴加完毕后保温搅拌20-30分钟，得酰氯化噻吩；（3）取1-2重量份的氯化十六烷基吡啶，加入到其重量75-80倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述酰氯化噻吩混合，搅拌均匀，升高温度为60-70℃，加入6-9重量份的聚乙二醇peg400，保温搅拌10-20分钟，得防腐噻吩醇溶液；（4）取35-40重量份的六水三氯化铁，加入到防腐噻吩醇溶液中，搅拌均匀，加入上述氯甲酚的氨水溶液，搅拌3-4小时，送入到反应釜中，控制真空度为0.08-0.1mpa，调节反应釜温度为160-170℃，保温反应6-7小时，得酰胺化磁性噻吩溶液；（5）取上述酰胺化磁性噻吩溶液，与130-140重量份的环氧树脂e44、3-4重量份的硬脂酸混合，搅拌均匀，送入到反应釜中，调节反应釜温度为65-75℃，保温搅拌15-25分钟，通入氮气，加入0.06-0.1重量份的三氟化硼乙醚，搅拌反应3-5小时，出料，得磁性噻吩复合环氧预聚物；（6）取2-3重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量130-150倍的去离子水中，超声2-3分钟，得氨基硅烷水溶液；（7）取上述磁性噻吩复合环氧预聚物，加入到氨基硅烷水溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为10-15℃，保温搅拌10-15小时，出料，加入0.5-2重量份的司盘80、3-4重量份的季戊四醇，1700-2000转/分搅拌20-30分钟，即得所述导电水性聚噻吩防腐涂料。所述的氨水溶液的浓度为10-13%。本发明的优点：本发明首先将噻吩进行酰氯化处理，增强了其与氯化十六烷基吡啶的相容性及在水中的分散性，然后共混分散到聚乙二醇peg400的水溶液中，得防腐噻吩醇溶液，然后在其中加入氨水溶液，氨水与酰氯化进行酰胺化反应，同时氨水将铁盐沉淀，再通过水热反应，得到含有磁性四氧化三铁的酰胺噻吩单体，然后将其与环氧树脂共混，参与到环氧树脂的水性化处理中，同时通过硬脂酸掺杂，得到羧基化的磁性噻吩复合环氧预聚物，再将其与3-氨基丙基三乙氧基硅烷的水溶液共混，将环氧预聚物中的羧基与氨基硅烷进行酰胺化反应，在反应的过程中同时，以剩余的六水三氯化铁为氧化剂将噻吩聚合，得到导电水性聚噻吩涂料；本发明加入的氯甲酚、氯化十六烷基吡啶与酰氯化的噻吩具有很好的相容性，能够提高成品涂料的防腐性能；与传统直接共混加入的方式比具有更好的分散均匀性，保证了涂料的各部分都有很好的防腐功效；本发明在前驱体六水三氯化铁通过氨水沉淀的过程中同时进行酰胺化处理，有效的改善了得到的磁性原料与单体噻吩的相容性，提高了噻吩单体在水中的分散性，从而提高了其聚合物在水中的分散性；本发明将酰胺化的磁性噻吩单体参与到环氧树脂的水性化预聚合处理中，不仅提高了环氧树脂的水分散性，同时还改善了环氧树脂与磁性噻吩单体的相容性，进一步提高了噻吩单体在水中的稳定分散性；本发明在将磁性噻吩复合环氧预聚物进行噻吩单体聚合的过程中引入氨基硅烷，通过其与掺杂硬脂酸的相互作用，进一步提高了各原料在聚噻吩、树脂间的相容性，提高了成品在水中的分散性和涂膜的稳定性；本发明加入的六水三氯化铁不仅作为磁性原料的前驱体，同时还作为噻吩聚合反应的氧化剂，实现了工业的连续化生产，充分的利用了资源，节约了能耗，降低了生产成本；本发明的防腐涂料形成的涂层不仅拥有环氧树脂的物理屏蔽，且由于聚噻吩导电性能的存在，通过自身的导电性把金属连成一个整体，避免局部金属的腐蚀，从而延缓金属的表面腐蚀，具有很好的防腐效果，聚噻吩、磁性原料与环氧树脂在水中的分散均匀性好，形成涂膜的稳定性高，同时赋予了涂料磁性，增强了其在新领域的适用性。具体实施方式实施例1一种导电水性聚噻吩防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）取1重量份的氯甲酚，加入到其重80倍的氨水溶液中，搅拌均匀；（2）取50重量份的噻吩、3重量份的乙酸酐混合，送入到反应釜中，调节反应釜温度为65℃，滴加0.2重量份的高氯酸，滴加完毕后保温搅拌30分钟，得酰氯化噻吩；（3）取2重量份的氯化十六烷基吡啶，加入到其重量80倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述酰氯化噻吩混合，搅拌均匀，升高温度为70℃，加入9重量份的聚乙二醇peg400，保温搅拌20分钟，得防腐噻吩醇溶液；（4）取40重量份的六水三氯化铁，加入到防腐噻吩醇溶液中，搅拌均匀，加入上述氯甲酚的氨水溶液，搅拌4小时，送入到反应釜中，控制真空度为0.1mpa，调节反应釜温度为170℃，保温反应7小时，得酰胺化磁性噻吩溶液；（5）取上述酰胺化磁性噻吩溶液，与140重量份的环氧树脂e44、4重量份的硬脂酸混合，搅拌均匀，送入到反应釜中，调节反应釜温度为75℃，保温搅拌25分钟，通入氮气，加入0.1重量份的三氟化硼乙醚，搅拌反应5小时，出料，得磁性噻吩复合环氧预聚物；（6）取3重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量150倍的去离子水中，超声3分钟，得氨基硅烷水溶液；（7）取上述磁性噻吩复合环氧预聚物，加入到氨基硅烷水溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为15℃，保温搅拌15小时，出料，加入2重量份的司盘80、4重量份的季戊四醇，2000转/分搅拌30分钟，即得所述导电水性聚噻吩防腐涂料。所述的氨水溶液的浓度为13%。性能测试：将本发明实施例1的导电水性聚噻吩防腐涂料与其重量20%的三聚氰胺甲醛树脂固化剂混合，搅拌均匀，涂覆在已经砂纸打磨的q235钢板（2cm×5cm×0.1cm）表面，控制膜层的厚度为0.8-1.0mm；导电性测试：测得涂膜的电导率为8.04×10-4s/cm；附着力测试：附着力：2级；防腐性能测试：电化学交流阻抗谱：采用nova自动元件分析仪测定，釆用两电极体系：铂电极为对电极，ag/agcl为参比电极，纯钢片或涂有本发明导电水性聚噻吩防腐涂料涂层的钢片为工作电极，扫描频率范围：10mhz-10khz，采样点数为60，采用3.5%的氯化钠溶液模拟腐蚀环境；低碳钢涂有环氧树脂的钢片涂有本发明实施例1的导电复合材料防腐涂层的钢片腐蚀电流（a/cm2）10-7.86110-8.13410-8.985腐蚀电压（v）-0.805-0.761-0.702可以看出，纯钢片的腐蚀电压为-0.805，腐蚀电流为10-7.861a/cm2，当涂上一层环氧树脂时，由于形成了物理屏蔽，隔绝了空气和水，促使钢片涂层的腐蚀电流变小了，其腐蚀电压变大了，腐蚀电流由10-7.861a/cm2降到了10-8.134a/cm2，腐蚀电压正向移动，增大了0.044v，当连续加入涂有本发明导电水性聚噻吩防腐涂料涂层的钢片时，涂层的腐蚀电压进一步正移，腐蚀电流也进一步减少，腐蚀电压正向移动，增大了0.059v，这是因为本发明的涂层不仅拥有了环氧树脂的物理屏蔽，且由于该电复合材料通过自身的导电性把金属连成一个整体，避免局部金属的腐蚀，从而延缓金属的表面腐蚀。实施例2一种导电水性聚噻吩防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）取0.7重量份的氯甲酚，加入到其重量75倍的氨水溶液中，搅拌均匀；（2）取40重量份的噻吩、2重量份的乙酸酐混合，送入到反应釜中，调节反应釜温度为60℃，滴加0.1重量份的高氯酸，滴加完毕后保温搅拌20分钟，得酰氯化噻吩；（3）取2重量份的氯化十六烷基吡啶，加入到其重量75倍的去离子水中，搅拌均匀，与上述酰氯化噻吩混合，搅拌均匀，升高温度为60℃，加入6重量份的聚乙二醇peg400，保温搅拌10分钟，得防腐噻吩醇溶液；（4）取35重量份的六水三氯化铁，加入到防腐噻吩醇溶液中，搅拌均匀，加入上述氯甲酚的氨水溶液，搅拌3小时，送入到反应釜中，控制真空度为0.08mpa，调节反应釜温度为160℃，保温反应6小时，得酰胺化磁性噻吩溶液；（5）取上述酰胺化磁性噻吩溶液，与130重量份的环氧树脂e44、3重量份的硬脂酸混合，搅拌均匀，送入到反应釜中，调节反应釜温度为65℃，保温搅拌15分钟，通入氮气，加入0.06重量份的三氟化硼乙醚，搅拌反应3小时，出料，得磁性噻吩复合环氧预聚物；（6）取2重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷，加入到其重量130倍的去离子水中，超声2分钟，得氨基硅烷水溶液；（7）取上述磁性噻吩复合环氧预聚物，加入到氨基硅烷水溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为10℃，保温搅拌10小时，出料，加入0.5重量份的司盘80、3重量份的季戊四醇，1700转/分搅拌20分钟，即得所述导电水性聚噻吩防腐涂料。所述的氨水溶液的浓度为10%。性能测试：将本发明实施例2的导电水性聚噻吩防腐涂料与其重量25%的三聚氰胺甲醛树脂固化剂混合，搅拌均匀，涂覆在已经砂纸打磨的q235钢板（2cm×5cm×0.1cm）表面，控制膜层的厚度为0.7-1.0mm；导电性测试：测得涂膜的电导率为7.11×10-4s/cm；附着力测试：附着力：1级；防腐性能测试：电化学交流阻抗谱：采用nova自动元件分析仪测定，釆用两电极体系：铂电极为对电极，ag/agcl为参比电极，纯钢片或涂有本发明导电水性聚噻吩防腐涂料涂层的钢片为工作电极，扫描频率范围：10mhz-10khz，采样点数为60，采用3.5%的氯化钠溶液模拟腐蚀环境；低碳钢涂有环氧树脂的钢片涂有本发明实施例2的导电复合材料防腐涂层的钢片腐蚀电流（a/cm2）10-7.86110-8.13410-9.054腐蚀电压（v）-0.805-0.761-0.687可以看出，纯钢片的腐蚀电压为-0.805，腐蚀电流为10-7.861a/cm2，当涂上一层环氧树脂时，由于形成了物理屏蔽，隔绝了空气和水，促使钢片涂层的腐蚀电流变小了，其腐蚀电压变大了，腐蚀电流由10-7.861a/cm2降到了10-8.134a/cm2，腐蚀电压正向移动，增大了0.044v，当连续加入涂有本发明导电水性聚噻吩防腐涂料涂层的钢片时，涂层的腐蚀电压进一步正移，腐蚀电流也进一步减少，腐蚀电压正向移动，增大了0.074v，这是因为本发明的涂层不仅拥有了环氧树脂的物理屏蔽，且由于该电复合材料通过自身的导电性把金属连成一个整体，避免局部金属的腐蚀，从而延缓金属的表面腐蚀。当前第1页12