[發明專利]一種含有納米核殼結構聚吡咯的水性導電防腐涂料

無效

• 申請號: 201010296970.2
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN101942254A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 石元昌;孫立波;劉鋒
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C09D133/00
• 分類號: C09D133/00;C09D179/04;C09D133/12;C09D5/24;C09D5/08;C08G73/06;C08F120/14
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及一種含有納米核殼結構聚吡咯的水性導電防腐涂料。

背景技術

1977年，Heeger，MacDiarmid和白川英樹等發現，五氟化砷或碘摻雜的聚乙炔膜具有金屬導電性，電導率達103S·cm^-1，這一發現打破了聚合物通常為絕緣體的傳統觀念，引發出一系列相關導電聚合物結構和性質的有趣的基礎科學問題。加之導電聚合物在化學電源的電極材料、修飾電極和酶電極、電致變色顯示、靜電屏蔽等方面廣闊的應用前景，因而激發了世界范圍內導電聚合物的研究熱潮。1979年，美國IBM公司用電化學氧化聚合制備出電導率高達100S·cm^-1的導電聚吡咯膜。聚吡咯因具有易合成、導電率高、穩定性較好等優點而成為導電高分子領域中研究的重點之一，并且逐漸向工業應用方向發展。

全球每年金屬腐蝕造成的損失是巨大的，有統計數字表明，全球每年金屬腐蝕總量達到金屬產量的20％-40％，經濟損失約1000億元。而近期美國公布的涉及十多個行業的因靜電造成的損失就高達200多億美元。而使用涂料對金屬或電子元件進行表面涂覆處理是減少金屬腐蝕、降低靜電危害的最為有效的方法。

目前，對金屬設備的防護主要還是以涂敷防腐涂料為主，而當前有效的金屬防腐顏料多為六價鉻化物及含鉛的化合物，其中六價鉻化物是致癌物質，鉛也是嚴重污染環境的重金屬。而導電聚吡咯具有像金屬一樣的導電性、能夠使金屬表面活性鈍化，可以用來替代涂料中的重金屬起到防腐作用。因此導電聚吡咯已被看好是新一代環境可接受的高效防腐蝕涂料。

然而，根據傳統方法制備的導電聚吡咯一般為黑色粉末，使得以聚吡咯為導電填料的涂料不易調色。另外，由于線性分子鏈中的大共軛π鍵，使聚吡咯具有極強的剛性，聚吡咯既不能熔融也不能溶解，這使其難于加工成型，機械性能也非常差，而如果將導電涂料制作為水性涂料，則會很不穩定，極易發生沉淀。

綜上所述，現有技術存在諸多不足之處，制備一種聚吡咯含量高、化學相容性好、導電率高的水性導電防腐涂料成為亟待解決的問題。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供了一種含有納米核殼結構聚吡咯的水性導電防腐涂料，及其制備方法。利用該方法制備的水性導電防腐涂料具有化學相容性好、導電率高、防腐效果優良等優點。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種含有納米核殼結構聚吡咯的水性導電防腐涂料，是由以下組分組成的：納米核殼結構聚吡咯復合粒子和水性樹脂乳液，其中，納米核殼結構聚吡咯占水性樹脂乳液質量的5.5％～25％。

優選的，納米核殼結構聚吡咯占水性樹脂乳液質量的占5.5％～8.5％時，防腐效果最佳。

優選的，納米核殼結構聚吡咯占水性樹脂乳液質量的占6.4％～15％時，導電性能優良，可用做抗靜電涂料。

所述納米核殼結構聚吡咯復合粒子的內核是碘摻雜納米導電聚吡咯，導電聚吡咯復合粒子的外殼是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

所述水性涂料樹脂乳液為固含量為40％～80％的水性丙烯酸樹脂乳液。

一種含有納米核殼結構聚吡咯的水性導電防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：

(1)納米核殼結構聚吡咯的合成：

①在室溫下向三口燒瓶中依次加入蒸餾水、陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和助表面活性劑正戊醇，并磁力攪拌形成表面活性劑的膠束溶液；

②將吡咯單體(Py)滴加到上述配置好的膠束溶液中；

③向三口燒瓶中加入碘；

④將事先準備好的溶于蒸餾水的FeCl₃逐滴滴入三口燒瓶中，在室溫下，對體系進行磁力攪拌，3小時后，吡咯的化學氧化聚合在膠束中完成；

⑤向三口燒瓶中加入單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)，并將溫度升至70℃水浴加熱；

⑥將配制好的過硫酸鉀(KPS)溶液用恒壓漏斗滴加到體系中，70℃恒溫反應3h，即得以碘摻雜聚吡咯為核、聚甲基丙烯酸甲酯為殼的納米核殼結構聚吡咯；

(2)復配：將上述納米核殼結構聚吡咯洗滌離心干燥后，加到水性涂料樹脂乳液中，攪拌分散均勻，即得納米核殼結構聚吡咯的水性導電防腐涂料，其中，納米核殼結構聚吡咯占水性涂料樹脂溶液質量的5.5％～25％。