一种纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于防腐涂料技术领域，公开了一种纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用。本发明专利技术首先以纳米二氧化硅为无机交联剂，N,N

【技术实现步骤摘要】
一种纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于防腐涂料
，特别涉及一种纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钢材是目前应用最为广泛的工程材料之一，为了降低碳钢腐蚀造成的损失，可采用防腐涂层技术。涂层应用于钢材表面，形成致密的屏障隔绝腐蚀环境与钢材表面接触，保护钢材免遭腐蚀性介质的侵蚀。防腐涂层大致可分为金属、无机和有机涂层三种，其中有机涂层使用最为广泛，但是传统有机涂层耐久性较差，对金属基体只能起到被动保护作用，当涂层有轻微缺陷使得钢材表面暴露于腐蚀环境中，涂层将无法起到阻隔作用。
[0003]为了解决这一问题，研究者们提出了一种具有自修复功能的含有活性缓蚀剂的智能防腐涂层。即将负载有活性缓蚀剂的微胶囊、碳纳米管或其它纳米容器引入有机涂层来实现防腐涂层的自修复，并通过缓蚀剂的释放，为金属基体提供持续防护。近年来，纳米复合水凝胶(简称NC水凝胶)引起了广泛关注，因其具有修复自身损伤的自愈合能力，同时又表现出良好的生物相容性，可以作为合适的载体储存大量的缓蚀剂。所以，负载有活性缓蚀剂的NC水凝胶在提高水性有机涂层耐蚀性上具有良好的应用前景。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料的制备方法。本专利技术首先以纳米二氧化硅为无机交联剂，N,N
’‑
二甲基丙烯酰胺(DMA)为单体，采用原位自由基聚合法制备出具有自愈合性能的NC水凝胶，在此基础上，将缓蚀剂柠檬酸钠(SC)装载到NC水凝胶中，再将负载缓蚀剂SC的NC水凝胶颗粒(简称为SC@PDMA颗粒)掺杂到水性环氧树脂(EP)中，得到一种新型的水性防腐涂料。
[0005]本专利技术另一目的在于提供上述方法制备的纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料。本专利技术利用NC水凝胶的生物活性储层性能，作为缓蚀剂SC的良好载体与水性环氧树脂防腐涂料结合，避免缓蚀剂与防腐涂料直接接触，同时因为NC水凝胶的pH敏感性，能实现缓蚀剂SC的可控释放，因此，改性的水性环氧树脂涂料具有长效防腐性能。
[0006]本专利技术再一目的在于提供上述纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料的应用。
[0007]本专利技术的目的通过下述方案实现：
[0008]一种纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料的制备方法，其包括以下步骤：
[0009]步骤1、制备简称为NC水凝胶溶液的纳米复合水凝胶溶液：将纳米二氧化硅加入到水中搅拌混合均匀，然后加入N,N
’‑
二甲基丙烯酰胺(DMA)搅拌均匀，再加入引发剂进行反应，即得到NC水凝胶溶液；
[0010]步骤2、制备负载缓蚀剂的NC水凝胶：将缓蚀剂溶解于NC水凝胶溶液中，搅拌均匀后制得含缓蚀剂的NC水凝胶溶液，取含缓蚀剂的NC水凝胶溶液于反应容器中，加热进行原位自由基聚合反应，得到负载缓蚀剂的NC水凝胶基体；
[0011]步骤3、将步骤2所得的负载缓蚀剂的NC水凝胶基体进行冷冻干燥，然后研磨成粒径小于300目的负载缓蚀剂的NC水凝胶颗粒；
[0012]步骤4、将步骤3所得的负载缓蚀剂的NC水凝胶颗粒分散于水中，超声分散获得含负载缓蚀剂的NC水凝胶颗粒的水分散液；取水性环氧固化剂和环氧树脂，混合搅拌均匀，加入制得的负载缓蚀剂的NC水凝胶颗粒的水分散液，搅拌反应，获得目标产物。
[0013]步骤1中，所述的纳米二氧化硅优选为由以下步骤制备得到：将胶态氧化硅与无水乙醇混合均匀，然后离心，取出沉淀，干燥后研磨即得纳米二氧化硅。其中胶态氧化硅与无水乙醇的体积比为1:1，离心是指以10000
‑
11000r/min转速离心20～30min，研磨后需要过200目筛备用。
[0014]步骤1中，所述的引发剂为氧化还原引发剂，优选为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种。
[0015]步骤1中，所述的纳米二氧化硅、N,N
’‑
二甲基丙烯酰胺(DMA)以及引发剂的质量比为：(1
‑
2):1:(0.02
‑
0.03)，优选为2.85:1.485:0.04。
[0016]步骤1中所得NC水凝胶溶液中水的含量为70
‑
90wt％。
[0017]步骤1中所述的反应是指在冰水浴条件下搅拌反应30
‑
45min。
[0018]步骤2中所述的缓蚀剂为柠檬酸钠(SC)、葡萄糖酸钠(SG)、钼酸钠(Na2MoO4)中的至少一种，优选为柠檬酸钠；
[0019]步骤2中缓蚀剂和NC水凝胶溶液的相对用量满足：含缓蚀剂的NC水凝胶溶液中，缓蚀剂的质量分数为0.1
‑
2wt％。
[0020]步骤2中，所述的加热进行原位自由基聚合反应是指加热至50
‑
70℃原位自由基聚合2.5
‑
3h。
[0021]步骤3中冷冻干燥的时间为96h
‑
120h。
[0022]步骤4中所述的水性环氧固化剂为水性环氧固化剂QG
‑
628；步骤4中所述的环氧树脂为E
‑
51环氧树脂。
[0023]步骤4中所述的负载缓蚀剂的NC水凝胶颗粒、水、水性环氧固化剂以及环氧树脂的用量满足：环氧树脂、水性环氧固化剂和水的质量比为1：3：3～7，负载缓蚀剂的NC水凝胶颗粒占水性环氧固化剂和E
‑
51环氧树脂质量总和的0.5～10wt.％。
[0024]步骤4中所述的搅拌反应是指在室温下搅拌反应30
‑
45min。
[0025]一种由上述方法制备得到的纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料。
[0026]上述的纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料在防腐中的应用，尤其是在海洋防腐中的应用。
[0027]本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0028](1)本专利技术具有合成工艺简单且成本较低、反应条件容易控制、所用缓蚀剂绿色环保等特点。
[0029](2)本专利技术将负载缓蚀剂的NC水凝胶与水性防腐涂料结合，避免了缓蚀剂直接与涂料接触，同时基于NC水凝胶的pH敏感性可以控制缓蚀剂SC释放，实现水性环氧树脂涂料
的长效防腐。利用本专利技术可以实现防腐涂料的被动式阻隔作用和主动防护作用。
附图说明
[0030]图1为实施例1
‑
6的涂覆水性环氧树脂涂料的Q235钢样在3.5wt.％NaCl水溶液中浸泡1d后测得的电化学阻抗谱图。
[0031]图2为实施例1
‑
6的涂覆水性环氧树脂涂料的Q235钢样在3.5wt.％NaCl水溶液中浸泡240h后测得的动电位极化曲线图。
[0032]图3为实施例2中制备的冻干NC水凝胶在pH＝5、7、9、11的3.5wt.％NaCl水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、制备简称为NC水凝胶溶液的纳米复合水凝胶溶液：将纳米二氧化硅加入到水中搅拌混合均匀，然后加入N,N
’‑
二甲基丙烯酰胺搅拌均匀，再加入引发剂进行反应，即得到NC水凝胶溶液；步骤2、制备负载缓蚀剂的NC水凝胶：将缓蚀剂溶解于NC水凝胶溶液中，搅拌均匀后制得含缓蚀剂的NC水凝胶溶液，取含缓蚀剂的NC水凝胶溶液于反应容器中，加热进行原位自由基聚合反应，得到负载缓蚀剂的NC水凝胶基体；步骤3、将步骤2所得的负载缓蚀剂的NC水凝胶基体进行冷冻干燥，然后研磨成粒径小于300目的负载缓蚀剂的NC水凝胶颗粒；步骤4、将步骤3所得的负载缓蚀剂的NC水凝胶颗粒分散于水中，超声分散获得含负载缓蚀剂的NC水凝胶颗粒的水分散液；取水性环氧固化剂和环氧树脂，混合搅拌均匀，加入制得的负载缓蚀剂的NC水凝胶颗粒的水分散液，搅拌反应，获得目标产物。2.根据权利要求1所述的纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述的纳米二氧化硅、N,N
’‑
二甲基丙烯酰胺以及引发剂的质量比为：(1
‑
2):1:(0.02
‑
0.03)；步骤(1)中所得NC水凝胶溶液中水的含量为70
‑
90wt％。3.根据权利要求1所述的纳米复合水凝胶改性水性环氧树脂防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述的引发剂为氧化还原引发剂，优选为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种；步骤1中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建三，胡欢，刘子平，张文静，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：