一种纳米复合导电防腐涂料的制备方法_2

文档序号:9257741阅读:来源:国知局
掺杂态聚苯胺-碳纳米管复合物,溶于500mL浓度为lmol/L 的氨水中搅拌4h进行去掺杂。随后用砂芯漏斗抽滤,再用乙醇和去离子水洗涤至滤液至中 性;后放置于真空干燥箱中,在65°C和0.0 lMPa的条件下干燥24h,得到蓝色的去掺杂态聚 苯胺;
[0019] (3)将去掺杂后的聚苯胺-碳纳米管复合粒子溶于500mL浓度为I. 0mol/L的十二 烷基苯磺酸中,搅拌4h;对获得的墨绿色产物进行过滤,然后用乙醇和去离子水洗涤至滤 液至中性;后放置于真空干燥箱中,在65°C和0.0 lMPa的条件下干燥24h,得到墨绿色粉末 状的再掺杂态有机酸十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺与碳纳米管的复合材料(PANI-DBSA/ CNT复合材料)。
[0020] 步骤3,纳米复合导电防腐涂料的制备
[0021] 按照质量比称取有机酸十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺与碳纳米管的复合材料、 固化剂、环氧树脂和稀释剂,依次将有机酸十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺与碳纳米管的复 合材料、环氧树脂和固化剂放入稀释剂中,超声分散并搅拌均匀,静置熟化后即得到复合涂 料,其中所述有机酸十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺与碳纳米管的复合材料、固化剂、环氧树 脂和稀释剂的质量份数比为(〇· 2~3. 0) : (8~12) :20 :2,优选(1. 5~3. 0) : (8~12): 20 :2〇
[0022] 所述静置熟化为30~40分钟,以期溶剂挥发、固化剂和环氧树脂之间反应,实现 涂料需要的粘度。所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44,其平均环氧值为0. 44 ;所述固 化剂为低分子量聚酰胺固化剂651,其胺值为380~420。所述稀释剂为甲基吡咯烷酮。
[0023] 具体来说,按照下述步骤进行:
[0024] 按 mPANI_DBSA/CNT:m 651:m E_44= (0· 2 ~3. 0) g : (8 ~12) g :20g 的比例,称取再掺杂态 PANI-DBSA/CNT复合材料、651聚酰胺固化剂和E-44环氧树脂。将称取的PANI-DBSA/CNT 复合材料溶于2ml (即2g)甲基吡咯烷酮中进行超声分散处理Ih ;随后把称量好的E-44环 氧树脂倒入上述溶液中,搅拌、超声处理lh。再将651聚酰胺固化剂加入,充分搅拌使之均 匀混合。静置熟化40分钟后,即可获得(PANI-DBSA/CNT)/环氧树脂纳米复合导电防腐涂 料,即本发明的纳米复合导电防腐涂料。
[0025] 在制备获得复合涂料后,可利用刷涂或刮涂法进行涂料涂覆。涂料涂覆后,需在室 温20- 25摄氏度晾置48h后,再在60°C下烘烤2~3h。
[0026] 利用测试仪器型号:Bruker TENSOR 27红外光谱仪进行产品的红外谱线分析,如 附图1所示,结果分析:其中1475CHT1左右的特征峰对应于十二烷基苯磺酸上的一CH2-的 伸缩吸收峰;1298〇!^左右的特征峰对应于十二烷基苯磺酸上的O = S = O的伸缩吸收峰; 102901^1和lOCMcnT1左右的特征峰代表十二烷基本磺酸和聚苯胺中的苯环吸收峰。上述分 析表明本发明制备的聚苯胺包覆在碳纳米管的表面,形成了核壳结构的复合物。
[0027] 与现有技术相比,本发明的有益效果在于该纳米复合导电防腐涂料不仅拥有较高 的导电性能,而且具有很高的耐腐蚀性能,且所需工艺设备简单,成本相对比较低,易实现 工业化。具体实验数据如下:
[0028] 导电性能:采用四探针测试仪对(聚苯胺一十二烷基苯磺酸一碳纳米管) (PANI-DBSA/CNT)/环氧树脂纳米复合导电防腐涂层的电导率进行了测试,结果表明随碳纳 米管含量的增加电导率呈先上升后下降的规律,如下表所示;当碳纳米管含量在IOmg时电 导率达到最大值即2. 52S/cm,其中不含碳纳米管的聚苯胺导电率仅为2. 12X10_2S/cm。可 见,碳纳米管的加入使涂层的电导率上升了两个数量级。
[0029]
[0030] 为便于性能对比,在不填加碳纳米管情况下,获得PANI-DBSA/环氧树脂防腐涂 料,进行性质对比,如下
[0031] 防腐性能:采用刮涂法将PANI-DBSA/环氧树脂涂层和(PANI-DBSA/CNT) /环氧树 脂涂料均匀涂覆于Q235钢片上,涂层厚度约为300 μ m,室温(20-25摄氏度)下固化3天。 将两种涂层浸泡于3. 5wt % NaCl水溶液中,利用Verstat 4电化学工作站测定浸泡5天、10 天、15天、20天、25天、30天后涂层的电化学阻抗谱,如附图2- 5所示(此处所指的"天" 为一天24h),横坐标实部Zre反应等效电路中阻抗值的大小,纵坐标虚部Zim反应扰动电压 的频率对等效电路中阻抗的影响。Verstat 4电化学工作站仪器设置参数如下:扰动电压 20mV正弦电压;开始频率100000Hz ;截止频率0. 01Hz。浸泡5天后PANI-DBSA/环氧树脂涂 层的阻抗模值为IO9Ω κπι2,而(PANI-DBSA/CNT)/环氧树脂涂层的阻抗模值为IO11 Ω ^m2; 且相同浸泡时间下,(PANI-DBSA/CNT)/环氧树脂涂层的阻抗均大于PANI-DBSA/环氧树脂 涂层。浸泡15天后,PANI-DBSA/环氧树脂涂层出现了双容抗弧,表明腐蚀介质以渗透到基 体表面;而(PANI-DBSA/CNT)/环氧树脂涂层仍表现为单容抗弧,表明涂层具有很好的保护 作用。由此可见,(PANI-DBSA/CNT)/环氧树脂涂层具有很好的抗渗透能力,于是其防腐性 能也得到明显提高。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明聚苯胺/碳纳米管复合物的红外谱图,其中1为碳纳米管,2为十二 烷基苯磺酸掺杂聚苯胺/碳纳米管复合材料。
[0033] 图2是不同浸泡时间下(聚苯胺-十二烷基苯磺酸)/环氧树脂涂层在3. 5wt% NaCl水溶液中的电化学阻抗谱图(1),其中为5天;鲁为10天。
[0034] 图3是不同浸泡时间下(聚苯胺-十二烷基苯磺酸)/环氧树脂涂层在3. 5wt% NaCl水溶液中的电化学阻抗谱图(2),其中▲为15天;▼为20天。
[0035] 图4是不同浸泡时间下(聚苯胺-十二烷基苯磺酸)/环氧树脂涂层在3. 5wt% NaCl水溶液中的电化学阻抗谱图(3),其中?为25天;?为30天。
[0036] 图5是不同浸泡时间下(聚苯胺-十二烷基苯磺酸-碳纳米管)/环氧树脂涂层 在3. 5wt% NaCl水溶液中的电化学阻抗谱,其中为5天;?为10天;▲为15天;▼为20 天;?为25天;?为30天。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。所用的E-44为双酚A型环 氧树脂,平均环氧值为〇. 44 (凤凰牌环氧树脂,南通星辰合成材料有限公司);651为低分子 量聚酰胺固化剂,胺值为380~420 (蓝星化工无锡精细化工研宄所);选用多壁碳纳米管 的长度为10-30ym、管径为10-20nm(中国科学院成都有机化学有限公司);磷酸、苯胺、过 硫酸铵、十二烷基苯磺酸、甲基吡咯烷酮和乙醇均为分析纯(天津科威化学试剂公司)。
[0038] 实施方案一
[0039] 步骤一:碳纳米管(CNT)改性
[0040] 利用98%浓硫酸和65%浓硝酸,按VH2SQ4:VHNQ3= 3:1的比例配制王水;然后按mCNT: V王水=lmg:50mL的比例称(量)取多壁碳纳米管(CNT)和王水。将称取的多壁碳纳米管 分散在王水中,并在水浴中超声处理2h,之后将酸化后的多壁碳纳米管混合溶液用蒸馏水 洗涤至中性,并将得到的黑色固体在50°C真空干燥24h,以获得表面改性的碳纳米管。
[0041] 步骤二:PANI-DBSA/CNT复合材料的制备
[0042] 按mCNT:m :m过硫酸钱=Img
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