[发明专利]一种接枝环氧树脂的蒙脱土填料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别提供了一种接枝环氧树脂的蒙脱土填料的制备方法。

背景技术

有机涂料作为金属材料最有效、最经济、应用最普遍的防腐方法，是金属基材防腐蚀的基础。仅我国每年就要生产100万吨以上的有机涂料来防护金属，其中一半以上是环氧树脂基涂料。因此本专利选择在蒙脱土纳米片层上接枝环氧树脂，以提高蒙脱土填料的应用范围。

近年来, 蒙脱土填料成为涂料研究领域里的热点之一，蒙脱土为天然层状结构，每层的尺寸大约是1纳米厚，几百个纳米见方。蒙脱土作为纳米鳞片型填料有巨大的比表面积，能在涂层中重叠、平铺、定向排列, 形成致密防护层，当腐蚀性介质透过防腐涂层向金属基材渗透时,必然受到一层层蒙脱土纳米片层的阻碍，从而高效阻隔腐蚀介质在涂层中的传输速率，并显著提高防腐涂层的机械强韧性。

但是蒙脱土纳米片层的天然结构必须经过剥离后，才能在涂层形成致密防护层。而且无机蒙脱土与涂料中有机树脂间的相容性极差，配制成涂料后蒙脱土很容易沉淀析出，并且涂料固化过程中易发生蒙脱土的团聚现象，诱使固化后的漆膜内产生大量的缺陷和空隙，导致防腐涂层的耐腐蚀效率下降、使役寿命缩短。

蒙脱土需经过有机化处理实现其纳米片层的剥离，并改善它和涂料树脂间的相容性，目前蒙脱土的有机化试剂主要采用无活性官能团的有机季胺盐，季胺盐与蒙脱土形成离子键合后，仅在蒙脱土片层表面引入烷基分子链，一方面烷基的分子量较低不能充分剥离蒙脱土的天然片层结构，另一方面烷基分子无反应活性，无法与涂料中的树脂、固化剂形成化学交联结构，而且烷基分子与涂料树脂间的化学结构差异仍较大，因此有机蒙脱土与涂料树脂间的相容性也不好，易在涂料固化过程中产生填料团聚等问题，致使固化后涂层的缺陷和空隙增加。因此,充分剥离蒙脱土纳米片层的天然结构，并改善无机蒙脱土与涂料树脂间的相容性成为制备蒙脱土防腐涂料的关键技术。

人们期望获得一种技术效果更好的接枝环氧树脂的蒙脱土填料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种接枝环氧树脂的蒙脱土填料的制备方法，该方法解决蒙脱土纳米片层结构的剥离，以及防腐涂料树脂与蒙脱土纳米片层间界面相容性差的问题，该填料可显著提高防腐涂层的耐蚀效果和使用寿命。

本发明一种接枝环氧树脂的蒙脱土填料的制备方法，其特征在于：所述接枝环氧树脂的蒙脱土填料使用如下相对质量份数的原料制成：蒙脱土：100，有机胺：1-45，质子化剂：与有机胺等摩尔当量，环氧树脂：0.5-300，分散剂：100-10000，溶剂：10-5000；

所述接枝环氧树脂的蒙脱土填料及其制备方法如下：

所使用的原料包括蒙脱土与其表面接枝的季铵盐和环氧树脂；制备过程满足下述要求：选择带有活性官能团的有机胺，对有机胺进行质子化处理制备季铵盐，季铵盐和蒙脱土在分散介质中于80℃反应2-4小时，获得有机化蒙脱土；

将过量的环氧树脂加入有机蒙脱土中，可加入溶剂调节反应体系的粘度，在15~140℃温度范围内反应1-24小时，在蒙脱土纳米片层表面引入环氧树脂分子，控制环氧树脂/有机蒙脱土的投料比，让环氧树脂分子上的一个环氧基团与有机蒙脱土上的活性官能团发生化学反应，保留其余的环氧基团；

利用反应的放热焓和体积膨胀效应驱使蒙脱土纳米片层剥离;洗去未反应的环氧树脂，得到接枝环氧树脂的蒙脱土填料。

 

所述接枝环氧树脂的蒙脱土填料的制备方法中，对各原料的要求优选满足如下要求之一或其组合：

1）蒙脱土还满足下述要求：单位晶胞由两层硅氧四面体中间夹带一层铝氧八面体组成，蒙脱土层内表面带有负电荷，层间是可交换的阳离子，具体为Na+、Mg2+、Ca2+；要求将蒙脱土与有机季铵盐交换，使有机季铵盐以离子键的形式结合到蒙脱土片层间，制备得到有机蒙脱土；蒙脱土的阳离子交换容量（CEC）要求为：80-160meq/100g；

2）有机季铵盐满足下述要求：有机季铵盐分子为带有活性官能团的有机胺经过与有机胺等摩尔当量的质子化剂反应后生成的季铵盐；季铵盐分子中至少含有一个或一个以上的活性官能团，活性官能团是羟基、羧基、伯氨基、仲氨基中的一种或它们间的任意组合；

3）质子化剂满足下述要求：质子化剂在水溶液中形成氢离子的摩尔当量与带活性官能团的有机胺分子的摩尔量相等；质子化剂具体是盐酸、硫酸、磺酸或甲酸；

4）环氧树脂满足下述要求：环氧树脂的分子上含有两个或两个以上的环氧基团；