[发明专利]一种煤基聚苯胺及防腐涂料

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤基聚苯胺及其制备方法，还涉及采用该煤基聚苯胺制备的防腐涂料及其制备方法。

背景技术

在各种防腐蚀技术中，涂覆防腐蚀涂料是应用最广泛，也是最经济、实用、有效的方法。聚苯胺作为一种导电聚合物，由于原料易得、电化学性能优良和化学稳定性好而在防腐涂料领域得到应用。目前常用的聚苯胺防腐涂料是将聚苯胺与常用的成膜树脂共混作为基料，通过添加助剂而制成复合涂料。例如：

专利文献CN102634276A公开了一种聚苯胺重防腐涂料，其制备方法为首先制备聚苯胺与蒙脱土复合材料，包括蒙脱土的预处理、苯胺原位插层反应、聚苯胺与蒙脱土插层复合物的合成，最后添加云母粉等制备聚苯胺重防腐涂料。

专利文献CN102453360A采用环氧树脂、聚醚二元醇、云母粉和颜填料等制备防腐涂料。

专利文献CN102533047A采用有机硅改性环氧树脂、双酚F环氧树脂、溶剂、炭黑、分散剂、玻璃鳞片和助剂制备出防腐蚀涂料。

专利文献CN102277064A采用环氧树脂、煤沥青和填料等制备出环氧煤沥青防腐涂料。

这些防腐涂料中，基料和助剂间的结合力因作用力类型、活性反应点多寡的限制，导致涂料产品的成膜性、耐热性、粘度和防腐性存在诸多不确定性。

煤基聚苯胺是利用煤的孔结构、分子筛结构和芳香层片结构以及煤表面极性酚羟基和羧基官能团，以煤为模板，在其中引入苯胺单体，然后引发苯胺原位聚合，得到具有互穿网络结构的聚苯胺。

现有的煤基聚苯胺的制备过程中，首先将煤粉进行改性活化处理，然后加入聚苯胺、引发剂等进行原位聚合反应，得到煤基聚苯胺。其中煤粉的改性活化步骤是采用氧化处理法或磺化处理法，使煤粉表面的官能团增加，从而有利于与聚苯胺的聚合反应，目前尚未见将煤基聚苯胺应用于防腐涂料的报道。

发明人在尝试将上述方法制备的煤基聚苯胺用于制备防腐涂料时，发现涂料的耐久性较差，防腐蚀效果不佳。

因此，需要一种适合用于防腐涂料的煤基聚苯胺及由其制备的防腐涂料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于防腐涂料的煤基聚苯胺及其制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述煤基聚苯胺制备的防腐涂料，以及该防腐涂料的制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种制备煤基聚苯胺的方法，包括如下步骤：

(1)将原料煤脱灰，粉碎至粒径d₉₇≤20μm，优选粒径d₉₇≤10μm，得到超低灰超细煤粉；

(2)将步骤(1)所得超低灰超细煤粉与苯胺、质子酸溶液混合，加入引发剂，反应得到原位聚合的含煤基聚苯胺的混合物；

(3)将步骤(2)所得的含煤基聚苯胺的混合物抽滤、洗涤、干燥，得到煤基聚苯胺。

本发明中，所述原料煤可以采用各类煤种，如褐煤、烟煤、无烟煤等。发明人发现，当采用无烟煤时，得到的煤基聚苯胺制备的涂料性能优良，特别是涂料的耐热性更佳，且强度和硬度更高。发明人推测，这可能与无烟煤具有较高的燃点、较高的机械强度和更高的化学活性有关。另外，无烟煤灰份低，脱灰过程更方便。

经过比较，发明人发现，采用太西无烟煤制备的煤基聚苯胺得到的涂料的性能明显优于其他煤种，因此，所述原料煤更优选为太西无烟煤。

在本发明一种优选的实施方案中，步骤(1)所述原料煤脱灰至灰分含量低于3wt％。发明人发现，在本制备方法中，当煤粉中灰分过多时，灰分会与质子酸发生反应；同时，过多残留的灰分会对涂料的稳定性造成一定影响。经过反复试验，发明人发现当灰分含量低于3wt％时，对煤基聚苯胺的制备过程及制成的涂料不会造成显著的影响。

苯胺中通常会含有一定量的杂质，例如防止苯胺自聚的阻聚剂和低聚物。在本发明一种优选实施方案中，步骤(2)采用的苯胺纯度大于等于95wt％，更优选大于等于97wt％，此时苯胺中的杂质不会对其原位聚合反应造成显著影响，苯胺的反应活性较高。

步骤(2)中，所述引发剂可以采用本领域能够引发苯胺聚合的各种常用引发剂，例如过硫酸铵、过硫酸钾、氯化铁等，更优选采用过硫酸铵。

所述引发剂的用量可以为本领域的常规用量，优选地，所述引发剂与苯胺的摩尔比为1：(0.5～2)。

步骤(2)中，所述质子酸溶液可选自盐酸、硫酸、磷酸、对甲苯磺酸或樟脑磺酸，更优选为盐酸。本发明中，所述质子酸溶液的浓度优选为0.5-2.0mol/L。