[發(fā)明專利]一種聚苯胺插層凹凸棒石防腐材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710785232.6
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107400234A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏青
• 申請（專利權(quán)）人: 夏青
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;C08K9/04;C08K3/34
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙)11265
• 代理人: 倪鉅芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于防腐涂料添加劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是一種聚苯胺插層凹凸棒石防腐材料的制備方法。

背景技術(shù)

金屬的防腐蝕問題一直是困擾金屬開發(fā)利用的一個重要問題，其涉及到了國民經(jīng)濟(jì)的方方面面，每年腐蝕的鋼鐵量達(dá)到了鋼鐵產(chǎn)量的 1/3，且每年由于金屬腐蝕問題所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到了上千億元，因此解決金屬腐蝕問題是金屬行業(yè)的重要課題?，F(xiàn)今最常用的金屬防腐蝕手段為涂覆防腐涂料，傳統(tǒng)的防腐涂料基本以含重金屬的防腐涂料和富鋅防腐涂料為主，但這兩種涂料存在一些缺點(diǎn)，重金屬防腐涂料在使用過程中會釋放有害的重金屬而對環(huán)境產(chǎn)生污染；富鋅涂料的原理為通過犧牲陽極鋅來保護(hù)陰極的鋼鐵，而隨著時間的推移，陽極的鋅逐漸減少直至消失，導(dǎo)致陰極鋼鐵失去防腐效果，且會隨著資源的枯竭，鋅資源的匱乏，開發(fā)富鋅防腐涂料已經(jīng)不符合國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。

聚苯胺 (PANI)是一種具有靈活結(jié)構(gòu)、環(huán)境穩(wěn)定性好、合成方法簡單、成本廉價的導(dǎo)電聚合物，并且由于其獨(dú)特的氧化-還原可逆特性以及獨(dú)特的質(zhì)子酸摻雜機(jī)制等特性使其在導(dǎo)電材料、能源材料、防腐材料、防靜電材料等方面有著巨大的應(yīng)用價值，因而聚苯胺也成為了最具有應(yīng)用前景的導(dǎo)電聚合物。自從 1986 年 Deberry 等人發(fā)現(xiàn)聚苯胺薄膜具有防腐性能以來，聚苯胺防腐已經(jīng)吸引了越來越多的研究工作者開發(fā)利用。由于聚苯胺防腐涂料相比較更加環(huán)保且可持續(xù)利用，使聚苯胺已經(jīng)成為防腐研究領(lǐng)域的一個重要方向。雖然聚苯胺性能優(yōu)異，合成方法簡單，成本較低并且環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。但是其難以溶解、難以加工、機(jī)械性能差等特點(diǎn)限制了其在工業(yè)中的應(yīng)用。

研究人員發(fā)現(xiàn)聚苯胺與無機(jī)材料的復(fù)合改性技術(shù)可以克服其加工性差的缺點(diǎn)，而由此形成的多種功能性復(fù)合材料也分別展現(xiàn)出了一些獨(dú)特性能。插層聚合是制備高性能復(fù)合材料的有效方法之一，即將聚合物插層于層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽中。凹凸棒石是一種鎂鋁硅酸鹽結(jié)晶水合物，具有獨(dú)特的三維空間結(jié)構(gòu)和纖維形態(tài)。它結(jié)構(gòu)中的特征是Si-O四面體形成的長帶，每一個單元尺寸在氧薄片交替?zhèn)刃纬梢?guī)律的起伏Si-O結(jié)構(gòu)形式。然而，這些復(fù)合材料仍或多或少存在一些不足，且制備工藝也普遍存在操作繁瑣，成本高，易導(dǎo)致環(huán)境污染等缺陷。尤為重要的，目前仍較少有聚苯胺/無機(jī)復(fù)合材料能較好的滿足防腐領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種聚苯胺插層凹凸棒石防腐材料的制備方法，該方法簡單易行，原料來源豐富、價格低廉，所得的防腐材料分散性良好，滿足防腐領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種聚苯胺插層凹凸棒石防腐材料的制備方法，包括以下步驟：

A1. 凹凸棒石的預(yù)處理：將凹凸棒石加到蒸餾水中分散，在40～80℃下經(jīng)攪拌機(jī)以600～1000r/min的速度攪拌均勻，形成懸浮體系，靜置24h以上，去除凹凸棒石中無膨潤性的雜質(zhì)，然后加入質(zhì)子酸控制懸浮液pH值在1～3，進(jìn)行質(zhì)子活化作用，形成的懸浮液備用；

A2. 凹凸棒石的有機(jī)化處理：將有機(jī)活化劑溶在50～100份的蒸餾水中分散后緩慢滴加到備用的懸浮液中，攪拌4～6h，再離心分離1～2h，得到插層結(jié)構(gòu)的有機(jī)活化凹凸棒石懸浮液，靜置后，干燥，研磨后過800目篩，得到粒子大小在15～20μm的插層結(jié)構(gòu)的有機(jī)活化凹凸棒石粉末；

A3. 將有機(jī)化改性的凹凸棒石和苯胺單體于酸性溶液中均勻混合形成分散液，再加入氧化劑進(jìn)行氧化聚合反應(yīng)，獲得目標(biāo)產(chǎn)物。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述步驟A3是將改性凹凸棒石和苯胺單體加入酸性溶液，并充分混合形成分散液，再緩慢加入氧化劑，于溫度為 -10℃～25℃的條件下反應(yīng) 2h～12h，獲得目標(biāo)產(chǎn)物。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述步驟A1中質(zhì)子酸為鹽酸、硫酸、磺基水楊酸、十二烷基苯磺酸和鄰苯二甲酸中的任一種。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述步驟A2中有機(jī)活化劑為高活性的季銨鹽雙子表面活性劑。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述高活性的季銨鹽雙子表面活性劑選自雙[N，N-二甲基十二烷基(十八烷基)酰胺]乙基雙氯/溴化銨、二(2-羥基-5-壬基苯基)甲烷-氧-二(2-羥丙基三羥乙基)氯/溴化銨、乙撐基[(十四酰胺丙基二甲基/十六酰胺丙基二甲基)氯/溴化銨]、乙撐基[(十六酰胺丙基二甲基/十八酰胺丙基二甲基)氯/溴化銨]中的至少一種。

為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步的，所述步驟A3中所述酸性溶液選自包含有鹽酸、硫酸、高氯酸，苯磺酸和水楊酸中的任意一種或兩種以上物質(zhì)的溶液