[發明專利]鉬酸鹽摻雜聚吡咯/環氧樹脂自修復涂料及其制備和應用

有效

• 申請號: 201510426979.3
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN105001759B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 田亞媛;管勇;嚴川偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D179/04;C09D7/12;C08G73/06
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及一種鉬酸鹽摻雜聚吡咯/環氧樹脂自修復涂料及其制備和應用，屬于金屬防腐涂層領域。

背景技術

金屬腐蝕長久以來一直是工業生產中亟需解決的重大課題，因此研究和開發有效的腐蝕防護措施具有重要的意義。金屬防護方法中最廣泛使用的方法是在金屬表面涂覆防腐涂料，由于成膜樹脂只具有阻擋性能，涂料中通常加入防銹顏料如鉻酸鹽來提高涂料的防腐性能。當涂層發生破壞時，涂層中的鉻酸鹽能在金屬表面形成鈍化膜，抑制腐蝕的萌生。但鉻酸鹽具有致癌性，因此研發代替鉻酸鹽的填料，實現涂層的長效使用即自修復涂層成為亟需要實現的目標。

近年來隨著對導電聚合物的深入研究，研究者們發現導電聚吡咯在氧化聚合的過程中，可摻雜進陰離子保持聚吡咯的電性中和。而當聚吡咯得電子發生還原反應時，可將摻雜的陰離子釋放出來。利用聚吡咯的這種摻雜性質，可將聚吡咯作為金屬緩釋劑的載體，將摻雜后的聚吡咯作為填料加入涂料中。當涂層發生破壞，金屬發生腐蝕失電子，聚吡咯作為陰極得電子釋放出緩釋劑，從而起到自修復的效果。同時，吡咯單體為非致癌物質，聚吡咯合成方便，穩定性好。因此，聚吡咯被認為是最有希望能代替鉻酸鹽的制備自修復涂層的材料之一。

目前，關于聚吡咯的自修復涂層已有報道。G.Paliwoda-Porebska等人研制了適用于鐵基體的自修復涂層，將磷鉬酸鹽摻雜聚吡咯作為填料加入到有機涂層中。中國發明專利(公開號CN 103642365 A)報道了一種船用鋁合金自修復涂層，以納米二氧化硅為核，制備核殼結構的氟鈦/鋯酸根離子摻雜的聚吡咯，將制備的二氧化硅/聚吡咯復合顆粒作為填料加入到船用鋁合金底漆中。但上述的聚吡咯填料制備工藝繁瑣，有待開發一種制備工藝簡單的聚吡咯自修復涂層。該自修復涂層適用于航天用鋁合金2024的防護，聚吡咯自修復涂層在航天用鋁合金上的應用還沒有相關的文獻報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種鉬酸鹽摻雜聚吡咯/環氧樹脂自修復涂層的制備方法，該涂層制備工藝簡單，可操作性強，具有良好的物理機械性能和涂層自修復性能，明顯提高涂層的耐腐蝕性和服役壽命。

本發明的技術方案是：

一種鉬酸鹽摻雜聚吡咯/環氧樹脂自修復涂料，該涂料由以下兩組分構成：

組分一為聚吡咯/環氧樹脂體系母液，按質量份數計，包括以下組分和含量：

鉬酸鹽摻雜聚吡咯8～20份，環氧樹脂140～160份，防沉劑0.7～1份，消泡劑0.7～1份，流平劑0.7～1份，有機溶劑70～80份；

組分二為聚酰胺固化劑；

環氧樹脂與聚酰胺固化劑的質量比為1:(0.8～1)。

所述的鉬酸鹽摻雜聚吡咯/環氧樹脂自修復涂料，所用鉬酸鹽摻雜聚吡咯，即自修復組分占鉬酸鹽摻雜聚吡咯和環氧樹脂涂料組成的聚吡咯-環氧樹脂涂料體系質量的2～5％。

所述的鉬酸鹽摻雜聚吡咯/環氧樹脂自修復涂料，鉬酸鹽摻雜聚吡咯中鉬酸鹽的摻雜量為3～12wt％(優選為5～10wt％)。

所述的鉬酸鹽摻雜聚吡咯/環氧樹脂自修復涂料，所用鉬酸鹽為鉬酸鈉。

所述的鉬酸鹽摻雜聚吡咯/環氧樹脂自修復涂料，環氧樹脂為E-44雙酚A型環氧樹脂，聚酰胺固化劑為聚酰胺650。

所述的鉬酸鹽摻雜聚吡咯/環氧樹脂自修復涂料，有機溶劑為二甲苯和正丁醇的混合溶劑，二甲苯和正丁醇的質量比為(5～7):(3～5)。

所述的鉬酸鹽摻雜聚吡咯/環氧樹脂自修復涂料的制備方法，具體步驟如下：

(1)鉬酸鹽摻雜聚吡咯的制備：取4～8質量份摻雜劑鉬酸鈉與去離子水按1:(45～70)的質量比混合，并磁力攪拌形成摻雜劑的水溶液；保持整個反應體系溫度在0～2℃，在氮氣氣氛下向反應體系中滴加1～3質量份的吡咯單體，之后將事先配制好的氧化劑過硫酸銨水溶液50～60質量份逐滴滴入；磁力攪拌聚合5～6小時后，停止反應，將所得產物過濾，濾餅用去離子水洗滌干凈；產物在50～70℃的真空干燥箱烘干5～10小時后，得到黑色的鉬酸鈉摻雜聚吡咯，其粒度范圍為50nm～100nm；

(2)聚吡咯/環氧樹脂體系母液的制備：取8～20質量份制備的鉬酸鹽摻雜聚吡咯，用瑪瑙研缽研磨至粉體，加入70～80質量份有機溶劑在超聲波分散儀里分散均勻；分別取防沉劑、消泡劑、流平劑各0.7～1質量份，加入到上述步驟配制的聚吡咯分散溶液中，在磁力攪拌器上攪拌5～15分鐘；然后加入環氧樹脂140～160質量份，在高速球磨機里均勻混合，使環氧樹脂被有機溶劑稀釋，形成分散均勻的聚吡咯/環氧樹脂體系母液；