[发明专利]一种防腐涂料用易分散聚噻吩的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物合成及其应用技术领域，具体地说，是一种防腐涂料用易分散聚噻吩的制备方法。

技术背景

金属腐蚀是金属制品在使用中的一种自然现象，但它对社会、对环境、对企业、对家庭的影响是巨大的。为了防止金属腐蚀，人们采取了各种办法和手段。实践证明，采用涂料对金属进行防腐保护是最有效的手段之一，防腐涂料可帮助金属制品抵制风、雨、酸的侵袭和腐蚀，有效延长金属制品的使用寿命。但是，实践还证明，单纯用树脂和溶剂制备的涂料不能满足金属防腐的要求，需要在涂料中添加一些防腐添加剂以增强涂层的防腐效果。因此，防腐添加剂成为防腐涂料研究和制造的一个重要内容。

常见的防腐添加剂有六价铬盐、磷酸锌和锌粉等。其中，六价铬盐有四碱式锌黄[ZnCrO₄·4Zn（OH）₂]和铬酸锶（SrCrO₄）等，它们可以结合生成铬酸铁覆盖在金属的表面，使金属表面钝化，一方面能保证涂层与底材的结合力；另一方面能起到较好的防腐蚀效果。六价铬盐虽有良好的防腐效果，但是，因为它有致癌的影响，因此近年来人们逐渐在用磷酸锌等防腐颜料替代六价铬盐。

磷酸锌能通过其本身包含的结晶水以及环境或底材表面的微量水逐渐水解，生成氢氧化锌和磷酸根离子，这些水解产物形成阻蚀络合物，可使金属表面磷化，形成在阳极范围内有效的磷化保护层。锌粉用于富锌底漆，其防腐机理是锌粉对钢材表面的阴极保护作用。金属锌的电化学活性比铁更活泼，在腐蚀介质的作用下，锌为阳极被腐蚀，而钢铁作为阴极则受到保护。锌粉虽然对环境、对人体的危害较小而且防腐效果较好，但是，锌粉的添加量一般在80 wt%以上，成本较高。

近年来，导电高分子材料由于其独特的电化学特性，其在防腐涂料领域的应用已逐渐引起人们的重视。导电高分子材料不仅可以起到物理阻隔的防腐效果，而且可以在金属底材表面产生一层钝化膜，起到阳极保护的作用。此外，其添加量较小，在0.1 wt%～10 wt%之间，能有效降低成本。常见的导电高分子有聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩。目前，人们对聚苯胺的防腐特性研究的较多，如中国专利CN102276832B公开了“一种防腐涂料用易分散聚苯胺”；中国专利CN102101962B介绍了“一种聚苯胺环氧防腐涂料及其制备方法”。而聚噻吩是一种常见的导电高分子，人们对其的防腐特性研究不多，这是因为：未取代的聚噻吩在常见的溶剂中是不溶解的，因而其在涂料中的分散性较差，所以人们未将其作为涂料中的防腐添加剂进行应用。而要将聚噻吩作为涂料中的防腐添加剂进行应用，必须解决聚噻吩的分散性问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种防腐涂料用易分散聚噻吩的制备方法，用本发明的方法制备的易分散聚噻吩在涂料中分散性好，能作为防腐添加剂用于防腐涂料，使金属表面钝化，形成一层致密、稳定的氧化薄膜，能阻止金属的氧化，其防腐性能优异。

本发明人在研究中发现：导电聚合物可以作为高性能的涂料用防腐添加剂。但是，如果要使用导电聚合物作为涂料中的防腐添加剂，必须要使这些聚合物能在涂料中良好地分散。长链刚性棒状高分子的溶解性一般较差，而未取代的聚噻吩就是一种长链刚性棒状高分子。如果在噻吩单体上的3号位上取代一个长链烷基或极性集团，则聚合物的溶解性就会大大加强。因此，本发明的原理是：首先在噻吩单体的3号位上取代一个酯基，先得到一种噻吩乙酸酯，然后与噻吩单体进行共聚合，这样制备的聚噻吩主链上就存在很多酯基，所制备的聚噻吩在常见溶剂中就能够溶解（氯仿、四氢呋喃、苯和甲苯等），在涂料中能均匀分散。

为实现以上发明目的，本发明采取了以下技术方案。

一种防腐涂料用易分散聚噻吩的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）单体的合成

将3-噻吩乙酸与一种脂肪醇进行酯化反应，反应温度控制在65℃～120℃，加入浓硫酸作为催化剂，加入浓硫酸的重量占混合溶液总重量的0.1～0.2%；在磁力搅拌下反应12～36小时；

反应后，常压蒸馏除去脂肪醇，加入与反应液等体积的乙醚，使溶液分层，除去下层浑浊液，保留上层澄清液；

再依次利用去离子水洗涤和无水硫酸镁脱水，过滤，保留滤液；常压蒸馏除去乙醚，得到噻吩衍生物； 

（2）聚合物的制备

将步骤（1）得到的噻吩衍生物与噻吩溶解在氯仿中，逐滴滴入含有氧化剂三氯化铁的氯仿溶液，在氮气保护和0℃～20℃条件下机械搅拌反应12～36小时；