[發明專利]Gr/PANI@EPOSS雜化材料、其制備方法、自修復疏水型復合涂料及其使用方法

有效

• 申請號: 202011383469.X
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112552734B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 溫濤;陳春林;周玉豐;王壯飛;吳偉平
• 申請（專利權）人: 四川科嘉能源科技有限公司;西南石油大學
• 主分類號: C09D7/62
• 分類號: C09D7/62;C09D163/00;C09D5/08
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 劉沁

本發明屬于防腐涂料的技術領域，提供了一種Gr/PANI@EPOSS雜化材料的制備方法，包括如下步驟：S1制備Gr/PANI分散液：將聚苯胺分散于無水乙醇中，然后加入石墨烯，超聲分散，得到Gr/PANI分散液；S2制備Gr/PANI@EPOSS雜化材料：向將步驟S1制備得到的Gr/PANI分散液中緩慢滴加EPOSS，在75℃～85℃下持續反應40～55h，將得到的產物用無水乙醇洗滌、離心，得到Gr/PANI@EPOSS雜化材料。本發明還提供了上述方法制備得到的雜化材料以及包含該雜化材料的復合涂料。本發明的復合涂料不僅能夠使得石墨烯穩定的分散于水性環氧樹脂中，通過阻隔作用提高防腐性能，還具有很好的疏水性能和自修復性能，進一步的提升了復合涂料的防腐性能。

技術領域

本發明涉及防腐涂料的技術領域，具體涉及一種Gr/PANI@EPOSS雜化材料、其制備方法及自修復疏水型復合涂料。

背景技術

隨著腐蝕工況越來越苛刻，金屬腐蝕不僅造成了嚴重的經濟損失，而且還產生了一系列的安全問題，因此，尋求有效的防腐蝕措施變得越來越迫切。在眾多的防腐蝕手段中，有機環氧涂層由于其優異的物理阻隔性質、化學穩定性以及高的性價比而得到人們廣泛的關注。然而，傳統的有機溶劑型涂料由于在生產、運輸及噴涂過程會釋放出大量的揮發性有機化合物(VOCs)，處理不當會對空氣、土壤或地下水造成極大的污染，同時嚴重影響人們的生命安全，因此溶劑型涂料的使用受到了極大的限制。隨著對有機揮發物(VOCs)排放量的嚴格控制，水性涂料的研究引起了國內外大量學者的關注。其中，水性環氧樹脂涂料除了具備一般水性涂料的性質外，同時還具有優異的黏附力、耐化學性質等。

水性環氧樹脂涂料是以水(含量大約為70％～90％)作為分散介質的一種環氧乳液，在生產、使用過程中基本不會對環境造成污染，安全性高，是一種環境友好型涂料，又被稱為“綠色涂料”。然而，由于固化過程中親水基團以及一些添加劑的殘留，使得固化后的涂層內部容易形成一些有利于腐蝕介質通過的極性通道，導致親水性的腐蝕介質容易滲透到涂層中，從而導致了基材的加速腐蝕。因此，水性環氧涂料存在耐水性、耐腐蝕性以及附著力差等缺點，從而使其在金屬防腐蝕領域的應用受到了極大的限制。

無機納米材料由于其高的比表面積、機械強度以及優異的穩定性，使其廣泛應用于電子、催化、吸附、防腐等各個領域。為了提高水性環氧涂料的耐腐蝕性能，加快其在金屬腐蝕防護領域發展及應用，對其進行納米改性是一種行之有效的方法。

石墨烯(Gr)作為一種具有特殊性質的新型二維(2D)碳納米材料，對H₂O、O₂和Cl^-等腐蝕活性物質具有優異的阻隔性能，可以作為一道物理屏障來提高環氧涂層的耐腐蝕性能。然而，由于Gr的表面惰性及強疏水性，使其不能有效的分散于水性環氧樹脂中，所以其在水性涂料中的廣泛應用一直難以實現。

目前，提高Gr水分散性的研究有很多，如申請號為CN201510941005.9、CN202010502790.9、CN202010151120.7等中國專利均提供了不同防腐涂料的制備方法，這些現有技術的方法主要可以分為化學氧化法和非共價鍵修飾法，其存在以下幾個缺點：化學氧化法會在Gr結構中引入不必要的缺陷，從而降低其阻隔性質；常用的非共價鍵修飾Gr的改性劑自身缺乏良好的阻隔性能；非共價鍵修飾后的納米材料與有機樹脂間的界面相容性較差；改性后的雜化材料缺乏自修復的性質，同時其疏水性能較差，從而不利于復合涂層的長期耐腐蝕性能。

綜上，雖然現有技術在Gr的水分散性以及Gr與環氧樹脂間的相容性上取得了一些改善，很大程度上改善了石墨烯基水性環氧涂層的防腐性能。但是，著眼于日益嚴峻的腐蝕條件和涂層的長期耐腐蝕要求，現有技術只考慮涂層的阻隔性能已遠不能滿足應用的要求。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種Gr/PANI@EPOSS雜化材料，該雜化材料加入水性環氧樹脂后，能夠形成具有良好防腐性能、疏水性能和自修復性能的防腐涂料。