一种原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料及其制备方法技术

一种原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。按重量份计，由35～40份聚醚砜树脂、0.5～5份原位聚合改性氧化石墨烯复合填料和130～150份稀释剂组成。本发明专利技术通过氧化石墨烯、4,4

【技术实现步骤摘要】
一种原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于涂料
，具体涉及一种原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚醚砜树脂是一种无定形、透明、淡琥珀色的高性能热塑性塑料，是耐温等级最高的透明商用热塑性树脂之一。聚醚砜树脂因其优异的化学稳定性、柔韧性、耐高温性和抗冲击性等特点，常常被用作为高性能涂料的成膜物。然而，单独使用聚醚砜作为成膜树脂，不使用填料时常常出现诸如缩孔、起泡等问题。因此，在实际的使用过程中，需要加入其它树脂(例如：聚四氟乙烯树脂、环氧树脂等)或填料(例如：钛白粉和石墨等)一起制备成复合涂料，以改善涂料的成膜性，填补聚醚砜基体树脂成膜过程中形成的空隙和缺陷，最终达到提高涂层耐腐蚀性的目的。
[0003]近年来，氧化石墨烯和石墨烯基纳米填料开始被应用于高端防腐涂料的研发和制备。其中，氧化石墨烯(GO)可大规模工业化生产，且后续可操作性强，是制备复合防腐涂料的理想填料。然而氧化石墨烯超高的比表面积和层间范德华力使其在有机涂层中极易发生团聚现象，导致涂层出现缺陷而降低防腐能力。解决氧化石墨烯在有机成膜物中难分散的问题是保证氧化石墨烯基复合涂料质量和防腐性能的关键。
[0004]中国专利CN112662270A公开了一种改性氧化石墨烯环氧复合防腐涂料的制备方法，该方法将氧化石墨烯纳米片加入到乙醇中超声得到分散液，再加入少量氯化1
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丁基
‑
3甲基咪唑溶液充分搅拌，经过滤洗涤得到改性氧化石墨烯纳米片分散体，以提高氧化石墨烯在环氧树脂中的分散性，增强涂层的防腐性能。
[0005]中国专利CN108976977A公开了一种石墨烯原位聚合改性导电防腐水性胶乳液及其制造方法，该方法通过原位聚合的分子层插、氢键键合方式将氧化石墨烯均匀分布在聚丙烯酸树脂的核、壳结构中，并利用石墨烯导电结构与成膜剂高分子链的分子匹配原则，获得既具有导电性能优异，且涂层强度、防腐性能优异的聚丙烯酸树脂水性乳液。
[0006]根据上述专利，现有氧化石墨烯的改性技术大都以小分子修饰为主，且主要适用于环氧树脂、聚丙烯酸树脂和聚氨酯树脂等常温或低温固化体系，难以在聚醚砜树脂的高温固化体系中维持改性基团的结构完整性，从而影响氧化石墨烯在涂层中的分散效果。其次，如果直接采用原位聚合法制备氧化石墨烯复合涂层，难以实现大量生产，可操作性低。鉴于此，本专利技术提出一种原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料及其制备方法，可有效解决上述技术问题。

技术实现思路

[0007]为提高氧化石墨烯在聚醚砜基体树脂中的分散性和相容性，并适应高温固化体系，本专利技术提供了一种原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料及其制备方法。
[0008]本专利技术所述的一种原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料，按重量份计，由35～40份聚醚砜树脂、0.5～5份原位聚合改性氧化石墨烯复合填料和130～150份稀释剂组成。
[0009]所述的原位聚合改性氧化石墨烯复合填料中聚合物部分的结构式如下：
[0010][0011]其中，n是正整数，表示聚合单元的数量；Ar为以下含氨基单体中的任意一种：
[0012][0013]本专利技术所述的上述原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料的制备方法，其步骤如下：
[0014]1)制备原位聚合改性氧化石墨烯复合填料
[0015]采用原位聚合的方法，先将氧化石墨烯于N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)反应溶剂中超声分散1～3小时，将分散液转移到反应容器中，在氮气保护下加入二苯砜单体(4,4
’‑
二氟二苯砜或4,4
’‑
二氯二苯砜)以及上述含氨基单体中的一种，以无水碳酸钾(K2CO3)为成盐剂和催化剂，反应体系中固含量为15～30％；加入甲苯于130～150℃下带水反应3～5小时，蒸出甲苯后缓慢升温至160～190℃反应6～10小时，出料于冰水中；将产物粉碎后，在氮气保护下用蒸馏水热洗数次以除去无机盐和溶剂；最后，在50～70℃下真空烘干，得到原位聚合改性氧化石墨烯复合填料。
[0016]2)制备原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料
[0017]按重量份计，称取35～40份聚醚砜树脂、0.5～5份原位聚合改性氧化石墨烯复合填料和130～150份稀释剂；将原位聚合改性氧化石墨烯复合填料超声分散于稀释剂中制得分散液，再加入聚醚砜树脂，在3000～6000r/min转速下分散研磨4～6小时，得到本专利技术所述的原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料。
[0018]进一步，聚醚砜树脂为羟基封端的聚醚砜树脂，其对数比浓粘度为0.31～0.38；
[0019]进一步，上述方法步骤1)中，含氨基单体为3,3'
‑
二氨基
‑
4,4'
‑
二羟基二苯砜、2,2
‑
双(4
‑
羟基
‑3‑
氨基苯基)丙烷或3,3'
‑
二羟基联苯胺中的任意一种；
[0020]进一步，上述方法步骤1)中，氧化石墨烯的添加量为单体总质量的1～20％；
[0021]进一步，上述方法步骤1)中，单体4,4
’‑
二氟二苯砜或4,4
’‑
二氯二苯砜与含氨基单体的摩尔用量比为1～1.05：1，碳酸钾与含氨基单体的摩尔用量比为1.1～1.2：1；甲苯的体积用量为反应溶剂体积的1/2～3/4；
[0022]进一步，上述方法步骤2)中，稀释剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、甲苯、丁酮的混合，重量比为(2～8)：(4～6)：(4～6)：1。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]1.本专利技术通过氧化石墨烯、4,4
’‑
二氟二苯砜或4,4
’‑
二氯二苯砜和含氨基单体原位聚合得到的复合填料，其聚合链段中有和聚醚砜相同的二苯砜结构，增强了与聚醚砜基体树脂的相容性。
[0025]2.本专利技术制备的原位聚合改性氧化石墨烯复合填料，聚合物在氧化石墨烯层间插
层生长，降低了氧化石墨烯的层数，且易于分散。
[0026]3.本专利技术制备的原位聚合改性氧化石墨烯复合填料，其中含有氨基，增强了聚合物与氧化石墨烯的相互作用力，在体系中兼具良好的分散性和稳定性。
[0027]4.本专利技术制备的原位聚合改性氧化石墨烯复合填料，相比传统改性方法，具有更高的热稳定性，能够适应聚醚砜涂层的高温固化体系。
[0028]5.本专利技术制备的原位聚合复合材料，作为填料使用，极大的减少了其用量，提高了可操作性。
[0029]6.本专利技术制备的原位聚合改性氧化石墨烯复合填料，可以均匀分散在聚醚砜基体树脂中，充分发挥氧化石墨烯片层屏蔽效应，填补涂层缺陷，极大提升涂层防腐性能。
附图说明
[0030]图1：实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料，其特征在于：按重量份计，由35～40份聚醚砜树脂、0.5～5份原位聚合改性氧化石墨烯复合填料和130～150份稀释剂组成；所述的原位聚合改性氧化石墨烯复合填料中聚合物部分的结构式如下所示，其中，n是正整数，表示聚合单元的数量；Ar为以下含氨基单体中的任意一种，稀释剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、甲苯、丁酮的混合，重量比为(2～8)：(4～6)：(4～6)：1。2.如权利要求1所述的一种原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料，其特征在于：聚醚砜树脂为羟基封端的聚醚砜树脂，其对数比浓粘度为0.31～0.38。3.权利要求1或2所述的一种原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料的制备方法，其步骤如下：1)制备原位聚合改性氧化石墨烯复合填料将氧化石墨烯于N
‑
甲基吡咯烷酮反应溶剂中超声分散1～3小时，将分散液转移到反应容器中，在氮气保护下加入二苯砜单体以及含氨基单体，以无水碳酸钾为成盐剂和催化剂，反应体系中固含量为15～30％；加入甲苯于130～150℃下带水反应3～5小时，蒸出甲苯后缓慢升温至160～190℃反应6～10小时，出料于冰水中；将产物粉碎后，在氮气保护下用蒸馏水热洗数次以除去无机盐和溶剂；最后，在50～70℃下真空烘干，得到原位聚合改性氧化石墨烯复合填料；2)制备原位聚合改性氧化石墨烯/聚醚砜复合防腐涂料按...

【专利技术属性】
技术研发人员：关绍巍，狄宜增，祝世洋，姚洪岩，舒萌，李嘉昊，张跃，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：