【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于防腐涂料，涉及一种用于防腐涂料的复合增强改性剂及其制备方法。
技术介绍
1、随着钢铁、冶金、机械制造等行业的不断发展，腐蚀问题已经变得日益严重，这对国民经济发展、人们生活和社会环境带来了巨大的危机，因此，防腐、降耗问题已引起各部门的普遍重视，解决防腐问题势在必行。
2、在防腐涂料中加入增强改性剂进行改性是一种十分有效的防腐改性方法，引起了国内外学者的广泛重视。对于防腐涂料而言，良好的电阻性和耐水（化学药品）性是最根本的要求，如何提高其电阻性和耐水（化学药品）性成为广大科研人员研究的热点。
3、在防腐涂料中加入片状填料不失为一种有效的改性方法，绢云母作为一种片状填料，在研磨过程中不易被破坏，在防腐涂料中加入云母纳米片，一方面可以阻止水和氧气等小分子的扩散；另一方面可以有效地阻隔化学药品的侵蚀，使耐腐蚀性增加、表面硬度增加、耐酸洗性提高，起到良好的保护作用。然而，绢云母同其它无机非金属类矿物填料一样，具有亲水疏油性，因此其难以在有机相中润湿和分散，也无法与树脂乳液形成良好的界面，导致其在防腐涂料中分散不均匀，容易产生团聚。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于防腐涂料的复合增强改性剂及其制备方法，本专利技术将复合改性纳米纤维素和云母纳米片进行复配，制备得到了用于防腐涂料的复合增强改性剂，可以显著改善漆膜的力学性能和耐腐蚀性能。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，
4、（ⅰ）将纳米纤维素和n,n’-羰基二咪唑溶液混合搅拌并加热以发生反应，反应结束后得到中间产物溶液；向所述中间产物溶液中加入十八胺溶液，混合搅拌并加热以发生反应，反应结束后进行过滤、洗涤和干燥，得到改性纳米纤维素；将所述改性纳米纤维素分散于多巴胺溶液中，混合搅拌并加热以发生反应，反应结束后经离心、洗涤和冷冻干燥，得到复合改性纳米纤维素；
5、（ⅱ）对绢云母进行高温煅烧处理，得到活化绢云母；采用硝酸溶液对所述活化绢云母进行酸化处理，得到酸化绢云母；采用硝酸锂对所述酸化绢云母进行锂化处理，得到锂化绢云母；采用十六烷基三甲基溴化铵对所述锂化绢云母进行插层改性处理，得到插层绢云母；对所述插层绢云母进行超声剥离，得到云母纳米片；采用硅烷偶联剂对所述云母纳米片进行表面疏水改性，得到改性云母纳米片；
6、（ⅲ）将步骤（ⅰ）得到的所述复合改性纳米纤维素、步骤（ⅱ）得到的所述改性云母纳米片、非离子表面活性剂和去离子水混合得到复合悬浮液，对所述复合悬浮液进行超声分散，得到复合分散液，对所述复合分散液进行喷雾干燥，得到所述复合增强改性剂。
7、本专利技术将复合改性纳米纤维素和改性云母纳米片进行复配，制备得到了用于防腐涂料的复合增强改性剂，可以显著改善漆膜的力学性能和耐腐蚀性能。在防腐涂料中，改性云母纳米片趋向于平行漆膜表面进行排列，由于改性云母纳米片为片状结构，具有弹性且能滑移，可以在漆膜表面组成一层惰性高、坚实而又柔韧的抗化学腐蚀和阳光辐射的保护膜，这层保护膜可以有效阻止大气和潮气的透入，从而对基底材料起到阻隔保护作用。再结合复合改性纳米纤维素自身的力学增强特性，一方面可以在漆膜内部形成三维网络结构骨架，另一方面可以显著改善改性云母纳米片在防腐涂料中的分散均匀性，通过复合改性纳米纤维素和改性云母纳米片之间的协同增效作用可以显著提高漆膜的力学性能和耐腐蚀性能。
8、在本专利技术中，复合改性纳米纤维素可以显著改善改性云母纳米片在防腐涂料中的分散均匀性，这是由于，一方面，复合改性纳米纤维素为具有较大比表面积和较高长径比的纤维丝状结构，其加入后可以在漆膜中形成三维网络结构骨架，当改性云母纳米片均匀负载于三维网络结构骨架上时，复合改性纳米纤维素可以成为改性云母纳米片之间的“物理桥梁”，在受到外界作用力时，可以实现负载应力的顺利传递，避免应力集中导致漆膜破裂；另一方面，由于改性云母纳米片经过硅烷偶联剂改性处理，其表面含有部分硅羟基，可以与复合改性纳米纤维素表面大量存在的游离羟基结合，产生强烈的氢键作用，复合改性纳米纤维素与树脂乳液间也存在氢键作用力，因此，复合改性纳米纤维素还可以作为树脂乳液与改性云母纳米片之间的“化学桥梁”，通过“物理桥梁”和“化学桥梁”的双重作用，极大地提高了改性云母纳米片在防腐涂料中的分散均匀性，从而显著提升了漆膜的力学性能和耐腐蚀性能。
9、本专利技术以纳米纤维素作为成膜材料和力学增强材料加入防腐涂料中，可以显著提高防腐涂料的流变性能和漆膜的力学性能。一方面，纳米纤维素表面有大量裸露的羟基官能团，能够与防腐涂料中的树脂乳液形成氢键作用；同时，纳米纤维素之间也会产生强烈的氢键结合作用，使得纳米纤维素之间相互交联形成稳定的三维网络结构，能够赋予防腐涂料优异的流变性能，氢键作用形成的三维网络结构在剪切力作用下被暂时破坏，导致防腐涂料的黏度降低，当剪切力移除后，该三维网络结构又会重新形成，防腐涂料的黏度再次升高，使得防腐涂料呈现流变特性，具有剪切变稀的效果，可用于改进贮存时涂料的沉降和施工时的假塑型特征。另一方面，由于纳米纤维素沿着纤维素分子链长度的方向具有结晶区和非结晶区，结晶区密度较大，具有天然疏水性能，纳米纤维素分子间和分子内形成的三维氢键网络结构赋予了漆膜较高的力学强度，可显著提高漆膜的硬度和耐洗刷次数。
10、由于纳米纤维素分子中含有大量羟基，分子间氢键作用强，极易发生团聚现象，尤其在干燥过程中氢键闭锁会发生不可逆转的纤维角质化现象，使得纳米纤维素干燥后会发生严重的团聚现象，很难通过物理方法实现再分散，为了提高纳米纤维素在防腐涂料中的分散均匀性和稳定性，本专利技术采用n，n′-羰基二咪唑（cdi）和十八胺对纳米纤维素进行疏水改性。
11、n，n′-羰基二咪唑（cdi）是咪唑的衍生物，其咪唑结构中具有一个闭合的大p键，且其中一个氮原子未成键的sp2轨道上有一对孤对电子，这些特征决定了cdi具有较强的化学反应活性，能与氨基、羧基和羟基等官能团反应。本专利技术采用cdi-氨基接枝改性法对纳米纤维素进行疏水改性，得到了改性纳米纤维素，通过cdi分子链上的其中一个咪唑结构与纳米纤维素分子链上的羟基发生反应，从而在纳米纤维素分子链上形成酯基咪唑结构，随后通过cdi分子链上另一个咪唑结构与十八胺分子链上的氨基反应，以在十八胺分子链与纳米纤维素分子链之间形成氨基甲酸酯键，从而将十八胺分子链牢固地接枝到纳米纤维素分子链上。
12、采用本专利技术提供的cdi-氨基改性法可以显著提高纳米纤维素的疏水性，从而大幅改善纳米纤维素在防腐涂料中的分散均匀性，同时，还能进一步提升纳米纤维素的力学增强作用。这是由于，十八胺是一种含有长链烷基和活性氨基的低表面能物质，十八胺中的氨基和cdi分子链上的咪唑结构反应可将十八胺的疏水长链接枝在纳米纤维素表面以赋予其疏水性，低表面能的十八胺分子链也能显著提高纳米纤维素的分散性，从而减少纳米本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于防腐涂料的复合增强改性剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述N,N’-羰基二咪唑溶液由N,N’-羰基二咪唑和二氯甲烷组成；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述十八胺溶液由十八胺和二氯甲烷组成；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述多巴胺溶液采用如下方法制备得到：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述高温煅烧的加热温度为750~850℃；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述插层改性处理的过程包括：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述超声剥离的过程包括：
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅱ）中，所述云母纳米片的表面疏水改性的过程包括：
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅲ）中，所述复合悬浮液中的所述复合改性纳米纤维素的质量分数
10.一种采用权利要求1至9任一项所述的制备方法制备得到的用于防腐涂料的复合增强改性剂。
...【技术特征摘要】
1.一种用于防腐涂料的复合增强改性剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（ⅰ）中，所述n,n’-羰基二咪唑溶液由n,n’-羰基二咪唑和二氯甲烷组成；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（ⅰ）中，所述十八胺溶液由十八胺和二氯甲烷组成；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（ⅰ）中，所述多巴胺溶液采用如下方法制备得到：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（ⅱ）中，所述高温煅烧的加热温度为750~850℃；...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩承志，刘朝辉，范云鑫，崔俊杰，焦芃，
申请(专利权)人：中科纳美天津生物工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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