[發明專利]一種納米復合導電防腐涂料的制備方法

在審

• 申請號: 201510427466.4
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN104974642A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 王吉會;王慧慧;岳鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C09D163/02
• 分類號: C09D163/02;C09D179/02;C09D7/12;C09D5/08;C09D5/24;C09C1/44;C09C3/06;C09C3/04;C08G73/02
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明申請是母案申請“一種納米復合導電防腐涂料及其制備方法”的分案申請，母案申請號為201310538125.5，申請日為2013年11月1日。

技術領域

本發明涉及一種用于金屬構件的導電防腐涂料的制備方法，更加具體地說，涉及納米復合導電防腐涂料的制備方法。

背景技術

金屬材料是重要的工程材料，在國民經濟建設中發揮著廣泛的作用。但是金屬材料在含水或潮濕的環境下容易發生腐蝕，不僅金屬材料本身受損而且會使金屬整體結構遭到破壞。每年由于腐蝕而報廢的金屬設備和材料相當于金屬產量的1/3。在石油、化工、農藥等工業生產中，因腐蝕而造成的滴、漏、冒等事故，不但造成了經濟損失，而且還使有毒物質外泄，造成環境污染、危及人類生命。因此，金屬的腐蝕問題越來越受到世界各國的重視。

對金屬材料的防護主要以涂敷防腐蝕涂料為主，如普通有機涂料和含有重金屬緩蝕劑的涂料等。涂敷于金屬構件表面的涂料，使腐蝕介質和基體金屬隔離開來，從而隔絕了基體金屬發生腐蝕需要的電化學條件。涂料對金屬的屏蔽作用，有：(a)物理屏蔽作用，涂料中顏料的作用是單純的機械阻擋作用，沒有化學活化作用。屬于這一類的涂料通常含有鋁粉、云母、玻璃鱗片、不銹鋼片等顏料；(b)化學屏蔽作用，如鈍化作用、絡合作用、電化學作用等；(c)物理化學屏蔽作用，即以上兩種情況的結合。但涂層本身作為物理阻隔層，難以完全阻止氧氣、氫離子等對金屬的腐蝕，并且重金屬還會危害到人的健康和環境。隨著各國對環境問題和經濟問題的關注，開發更有效的、環境友好的、經濟型防腐蝕涂料已成為涂料發展的重要趨勢。

導電涂料是一種具有導電和排除積累靜電荷能力的功能性涂料，其發展至今已有半個多世紀的歷史。1948年美國將銀和環氧樹脂制成導電膠，這是最早公開的導電涂料；隨后英、日等國相繼研制出導電涂料。早在上世紀50年代，我國就開始研究和應用導電涂料。導電涂料一般由樹脂、導電填料、助劑和溶劑組成；導電填料是導電涂料的重要組成部分，常用的導電填料主要有碳系填料、金屬系填料、金屬氧化物系填料和復合系填料等。杜仕國等(杜仕國，閆軍，崔海萍，等，炭黑P醇酸樹脂復合導電涂料制備工藝研究，中國材料科技與設備，2006，(1):71-72，85)進行了以炭黑為填料的相關研究，實驗結果發現該填料與醇酸樹脂直接混合時，一旦添加量超過7％(質量分數，下同)涂層就會開裂。選用鈦酸酯偶聯劑NTC401對炭黑表面進行處理后，炭黑表面自由能降低、分散性加強，更容易在涂料中形成導電網絡。隨著炭黑含量的增加，涂料電阻率呈非線性下降。但是碳系導電涂料色彩單調且顏色較深，無法制備淺色導電涂料。Kendig等(Kendig?M?K,Jeanjaquet?S?L,White?J,et?al.Corrosion?protection?by?organic?coating,Journal?of?the?Electrochemical?Society,1987,87(2):250-257)在環氧樹脂中加入不同比例的鋅粉，在含量為30％-40％之間時涂層的電阻值急劇減少；鋅粉含量在30％以上時，涂層腐蝕電位比較負；含量小于30％時，涂層腐蝕電位較正，與在環氧涂層中加入惰性填料相似，能為基體提供良好的防護作用。但是涂層中鋅粉含量過高就易多孔，富鋅底漆上若再涂覆其它高固體成分面漆時會增加前面生成氣泡的傾向；且鋅是一種重金屬，在生產和配制涂料時，分散較為困難，儲存、應用時易發生沉淀和結餅。為了增強涂層的防蝕能力而加厚涂膜，會使涂層在干燥過程中產生收縮。金屬系導電填料易于氧化生成不導電的金屬氧化物，導電性能不穩定，容易沉降，耐蝕性能較差，其應用受到了限制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，針對當前導電涂料的實際困境，將聚苯胺/碳納米管與環氧樹脂進行復合，把兩者的優良特性有機地結合在一起，以此開發出兼具防腐性和高導電性的新型涂料。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

一種納米復合導電防腐涂料的制備方法，首先采用有機酸十二烷基苯磺酸(DBSA)作為摻雜劑克服摻雜聚苯胺(PANI)溶解度低的問題，并使用碳納米管來提高復合粉體的導電率，然后將PANI-DBSA/CNT與環氧樹脂進行復合，制備出兼有導電和防腐功能的納米復合涂料，具體制備步驟如下：

步驟1，對碳納米管(CNT)進行改性