一种基于聚苯胺复合微胶囊防腐涂料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料，所述防腐涂料由树脂、固化剂、聚苯胺复合微胶囊组成；所述的聚苯胺复合微胶囊的结构为芯材为缓蚀剂，壳层为具有pH响应性的光交联聚合物，壳材外由聚苯胺纳米粒子所包覆。

A kind of anticorrosive coating based on Polyaniline Composite microcapsule and its preparation method

The invention discloses an anticorrosive coating based on Polyaniline Composite microcapsule, the anticorrosive coating is composed of resin, curing agent and polyaniline composite microcapsule; the structure of the polyaniline composite microcapsule is that the core material is an anticorrosive agent, the shell layer is a pH responsive photocrosslinked polymer, and the outer shell material is covered by polyaniline nanoparticles.

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚苯胺复合微胶囊防腐涂料及制备方法
本专利技术涉及一种基于聚苯胺复合微胶囊防腐涂料及制备方法，属于金属防腐涂料领域。
技术介绍
金属腐蚀是国民生产生活中的一种普遍存在的现象，给国民经济带来重大损失。涂料法是目前使用最经济、最广泛、最有效的一种应对金属腐蚀手段，但涂料易在涂装使用过程出现缺陷，破损涂料修复工艺繁琐、耗时耗力，具有自修复防腐功能的涂料成为时下研究热点。其可分为本征型和外援型两种，本征型自修复涂料对涂料基体要求高、制备工艺复杂、成本高；基于修复剂的外援型自修复涂料则往往需要大量修复剂，易破坏涂料致密性。缓蚀剂型因其用量小，见效快，成本低，得到广泛应用。但缓蚀剂直接同涂料混合易降低活性，所以往往需要对其进行包封。相比无机纳米材料、聚合物胶束等材料包封，微胶囊因其具备更高的负载量、更优异的阻隔性能和可设计性，受到人们越来越多的重视。迄今为止，应用于防腐涂料中的微胶囊包覆的活性物质一般为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、蓖麻油、三乙醇胺(TEA)等，通过氧化或与水反应形成屏蔽层实现防腐，也有的活性物质为巯基苯并噻唑(MBT)、苯并三氮唑(BTA)等直接与金属基材作用提高防腐能力。在外力强烈作用或当外界环境(如温度、pH值、光强)发生变化时，微胶囊破裂或产生响应，包覆的活性物质溢出，阻止或降低腐蚀速率。此类微胶囊仅能通过芯材的释放实现防腐，但其壳材多为聚氨酯、聚脲醛、苯乙烯等，仅仅阻隔腐蚀介质与金属基材接触，本身并不具备防腐效果。我们设想如果微胶囊的壳材同样具备防腐功效，那么腐蚀发生时，包覆的缓蚀剂释放同壳材共同作用可以实现双重防腐功效。综上所述，目前仍然缺乏一种芯材和壳材同时具备防腐效果，且对外界环境变化能产生响应的多功能化微胶囊用于金属防腐涂料领域。
技术实现思路
本专利技术通过将聚苯胺纳米粒子同微胶囊壳材有机结合起来，制备一种壳材为聚苯胺，芯材含有缓蚀剂的微胶囊，使微胶囊壳材和芯材协同防腐，使效果更加显著。一种基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料，其特征在于，所述防腐涂料由树脂、固化剂、聚苯胺复合微胶囊组成；所述的聚苯胺复合微胶囊的结构为复合结构，芯材为缓蚀剂，壳材为具有pH响应性的光交联产物，壳材外由聚苯胺纳米粒子包覆。在一种实施例中，所述防腐涂料中树脂占涂料的64～66wt％，固化剂占涂料的32～33wt％，聚苯胺复合微胶囊占树脂和固化剂的0.5～5wt％，优选地聚苯胺复合微胶囊占树脂和固化剂的1～4wt％。在一种实施例中，所述聚苯胺复合微胶囊粒径为5～30μm，囊壁厚度为1～2μm，芯材含量为2％～5％。在一种实施例中，其特征在于，所述方法具体为：步骤1，将含聚苯胺纳米粒子的水相与含反应性单体或预聚物、光引发剂的油相混合并制备为乳液，引发聚合后得到空心微胶囊；将空心微胶囊在缓蚀剂溶液中搅拌、浸渍得到复合微胶囊；步骤2，将聚苯胺复合微胶囊、树脂、固化剂混合，得到基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料。在一种实施例中，所述聚苯胺纳米粒子的制备方法为：将疏水单体和亲水单体在引发剂作用下得到的共聚物制成胶束溶液，在胶束溶液中加入苯胺、过硫酸铵或过硫酸钾，反应得到聚苯胺纳米粒子。过硫酸铵或过硫酸钾与苯胺的摩尔比为1:1。在一种实施例中，所述疏水单体和亲水单体摩尔比为2:1～1:3，所述的亲水性单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、1,2-二羟基-3-丙磺酸、N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸、乙二胺基乙磺酸、1,4-二羟基丁烷-2-磺酸、对甲苯磺酸中的一种或多种的混合物；所述的疏水性单体为苯乙烯、N-烷基丙烯酰胺、(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基)二甲基铵、丙烯酸酯及其苯乙烯衍生物中的一种或多种的混合物；所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化新癸酸叔戊酯、过氧化二碳酸双十四酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化二叔丁基中的一种或多种的混合物。在一种实施例中，所述聚合物胶束溶液浓度为50～200mg/mL；所述的单体苯胺加入量与亲水性单体摩尔比为1:1～3:1；所述的聚苯胺纳米粒子水接触角为50°～70°，聚苯胺纳米粒子粒径为100～200nm。在一种实施例中，所述步骤1中反应性单体或预聚物为二甲氨基甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或多种的混合物；所述光引发剂为2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-2-甲基-对羟乙基醚基苯基丙酮-1中的一种或多种的混合物；所述的油相中的溶剂为氯苯、甲苯、二甲苯、己烷、溴丙烷、二氯乙烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、正戊烷中的一种或多种的混合物；所述的反应性单体或预聚物加入总量占油相的50～70vol％；所述的光引发剂加入量占反应性单体总量的2～4wt％。在一种实施例中，所述步骤1中含聚苯胺纳米粒子的浓度为5mg/mL～40mg/mL；所述的油溶性溶剂加入总量占油相的30～50vol％；所述的油相与水相体积比控制为1.5:1～1:3；所述乳液中滴尺寸为5μm～30μm。在一种实施例中，所述步骤1中缓蚀剂包括甲基苯骈三唑、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并恶唑、苯并三氮唑、油酸咪唑啉、丁基苯并三唑、噻二唑中的一种或多种；所述缓蚀剂浓度为5～20mg/mL。有益效果：本专利技术了提供了一种基于聚苯胺复合微胶囊防腐涂料及制备方法。涂层未破损时，金属基材上的涂层会将基材和腐蚀介质隔绝；当涂料外界环境发生变化或在强烈外力作用下破损时，涂料内微胶囊破损，其包覆的活性分子溢出，同微胶囊壳材上的聚苯胺共同作用实现微胶囊壳材和芯材协同防腐，使得防腐效果大大提升，该法制备工艺简单、生产成本低、易于实现工业化，且大大降低了金属基材腐蚀速率。所制成的防腐涂料可广泛应用于管道运输、机械加工、船舶、电子电器等诸多领域。附图说明图1是本专利技术中基于聚苯胺复合微胶囊的制备流程图。图2是实施例1中以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)与苯乙烯(St)摩尔比为1:2，AMPS与苯胺摩尔比为1:2得到的聚苯胺纳米粒子为颗粒乳化剂乳化后乳液超景深图片。图3是实施例2中，以AMPS与St摩尔比为1:3，AMPS与苯胺摩尔比为1:3反应得到的聚苯胺纳米粒子为颗粒乳化剂，光聚合后得到的聚苯胺复合空心微胶囊破碎后的电子扫描显微镜图片。图4是实施例1、2中所得复合防腐涂料的Tafel极化曲线测试图。Epoxy为不添加PANI微胶囊的纯环氧涂料，1wt％对应实施例1，2wt％对应实施例2。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的阐述，但并不局限于此。实施例1：(1)制备聚苯胺纳米粒子：称取5.20g(0.05mol)苯乙烯、5.175g(0.025mol)2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.104g偶氮二异本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料，其特征在于，所述防腐涂料由树脂、固化剂、聚苯胺复合微胶囊组成；所述的聚苯胺复合微胶囊的结构为芯材为缓蚀剂，壳材为具有pH响应性的光交联聚合物，壳材外由聚苯胺纳米粒子所包覆。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料，其特征在于，所述防腐涂料由树脂、固化剂、聚苯胺复合微胶囊组成；所述的聚苯胺复合微胶囊的结构为芯材为缓蚀剂，壳材为具有pH响应性的光交联聚合物，壳材外由聚苯胺纳米粒子所包覆。


2.根据权利要求1所述的一种基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料，其特征在于，所述防腐涂料中树脂占涂料的64～66wt％，固化剂占涂料的32～33wt％，聚苯胺复合微胶囊占树脂和固化剂的0.5～5wt％，优选的聚苯胺复合微胶囊占树脂和固化剂的1～3wt％。


3.根据权利要求1所述的一种基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料，其特征在于，所述聚苯胺复合微胶囊粒径为5～30μm，囊壁厚度为1～2μm，芯材含量为2％～5％。


4.一种权利要求1所述的基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述方法具体为：
步骤1，将含聚苯胺纳米粒子的水相与含单官能度、双官能度烯类单体、光引发剂的油相混合并制备为乳液，引发聚合后得到空心微胶囊；将空心微胶囊在缓蚀剂溶液中搅拌、浸渍得到聚苯胺复合微胶囊；单官能度和双官能度烯类单体占油相的50vol％；
步骤2，将聚苯胺复合微胶囊、树脂、固化剂混合，得到基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料。


5.根据权利要求4所述的一种基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述聚苯胺纳米粒子的制备方法为：将疏水单体和亲水单体在引发剂作用下得到的共聚物制成胶束溶液，在胶束溶液中加入苯胺、过硫酸铵或过硫酸钾，反应得到聚苯胺纳米粒子；过硫酸铵或过硫酸钾与苯胺的摩尔比为1:1。


6.根据权利要求5所述的一种基于聚苯胺复合微胶囊的防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述疏水单体和亲水单体摩尔比为2:1～1:3，所述的亲水性单体为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、1,2-二羟基-3-丙磺酸、N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸、乙二胺基乙磺酸、1,4-二羟基丁烷-2-磺酸、对甲苯磺酸中的一种或多种的混合物；所述的疏水性单体为苯乙烯、N-烷基丙烯酰胺、(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基)二甲基铵、丙烯酸酯及其苯乙烯衍生物中的一种或多种的混合物；所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗静，张嘉琪，刘仁，董佳豪，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32