[发明专利]一种凹凸棒石/氮化碳/聚苯胺复合材料的制备方法及其在防腐涂料中的应用

说明书

技术领域

本发明属于防腐涂料领域，具体涉及一种凹凸棒石/氮化碳/聚苯胺复合材料的制备方法及包含该复合材料的防腐涂料。

背景技术

金属腐蚀是金属材料受周围介质化学或者电化学作用而被破坏的现象，其给国民经济造成了巨大损失。迄今较有效的方法就是在金属表面涂覆防腐蚀涂料，以隔绝腐蚀介质与金属表面接触，从而达到防腐效果。

目前的有机涂层中的有效防腐填料大都为金属或金属化合物，其大都含有六价的铬、铅等重金属，存在着成本高、防腐周期短和重金属污染等许多问题，其应用也受到严格的限制。聚苯胺因其具有原料易得、合成简单、无污染等诸多优点，已成为新一代友好型的高效防腐填料。然而，聚苯胺由于其分子的极性和刚性都较强，其分散性和黏附性差，涂膜附着力不好，难加工，容易形成缺陷，用纯聚苯胺作为防腐填料，防腐涂层综合性能(如力学性能)往往很不理想，这严重制约聚苯胺的推广和应用。

发明内容

针对背景技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种凹凸棒石/氮化碳/聚苯胺复合材料的制备方法，具体工艺为：

(1)配制含有苯胺、石墨相氮化碳分散液，搅拌均匀后预冷至0～5℃，

分散液以水作为溶剂，苯胺可以溶解在水中，而石墨相氮化碳则是分散于水中，苯胺浓度为0.3～0.5mol/L、石墨相氮化碳浓度为10～50mg/mL；

(2)配制过硫酸铵水溶液，并预冷至0～5℃，

过硫酸铵水溶液的浓度为0.3～0.5mol/L；

(3)将凹凸棒石分散于去离子水中得到浆体，向该浆体中加入步骤(1)中得到的分散液，搅拌均匀后，再于搅拌状态下，加入步骤(2)中得到的过硫酸铵水溶液，在0～5℃反应3～4h，过滤、洗涤、烘干、研磨至150～300目，制得凹凸棒石/氮化碳/聚苯胺复合材料，

浆体中，凹凸棒石质量浓度为3～5g/100mL，

加入的步骤(1)中的分散液、步骤(2)中的过硫酸铵水溶液与凹凸棒石浆体的体积比为1：0.9～1.1：0.9～1.1。

本发明还提供了一种基于上述凹凸棒石/氮化碳/聚苯胺复合材料的防腐涂料，按重量百分含量由以下组分构成：

聚氨酯50～80％、所述凹凸棒石/氮化碳/聚苯胺复合材料1～20％、着色颜料1～10％、填料1～10％、分散剂0.1～3％、流平剂0.1～1％、消泡剂0.1～1％、水1～40％。

本发明的有益效果在于：

1、本发明以一维凹凸棒石和二维石墨相氮化碳为复合核体材料，进而在其表面聚合苯胺制备凹凸棒石/氮化碳/聚苯胺复合防腐填料，其优点在于：①一维凹凸棒石与二维氮化碳可以形成相互交错结构，有效地防止了氮化碳片层的团聚；②与其他二维碳材料(如石墨烯)相比，石墨相氮化碳可由三聚氰胺、尿素等原料简单制得，具有生产成本低廉、工艺简便等优点。

2、本发明制得的凹凸棒石/氮化碳/聚苯胺复合材料应用到防腐涂料中，兼具电化学防腐、物理防腐和增强涂层力学性能等多重功效。二维氮化碳片层结构可以起到优异的物理阻隔作用。在凹凸棒石和氮化碳复合核体上包覆聚苯胺，一方面，改善了聚苯胺的缺陷，提高其加工性能(如分散性、成模性、硬度等)；另一方面，氮化碳为半导体，在光照作用条件下可产生空穴-电子对，与聚苯胺结合，可降低钢铁等金属的腐蚀电位，对涂层起到协调防腐效果。此外，一维纳米凹凸棒石补强和二维氮化碳的刚性等特点可有效提高涂层的力学性能。

具体实施方式

以下各实施例、对比例中所采用的原料品种具体为：

聚氨酯(PU806，泰兴市中纺助剂厂)；分散剂(HT-5027，南通市晗泰化工有限公司)；流平剂(SN-612，日本诺普科助剂有限公司)；消泡剂(T-7511，广州市万成环保科技有限公司)；着色颜料(钛白粉，廊坊市奇彩颜料有限公司)；填料(滑石粉，凉山州锡成新材料股份有限公司)。

实施例1

按以下质量百分数配比各组分：

其中，上述凹凸棒石/氮化碳/聚苯胺复合材料的制备方法为：

(1)配制含有苯胺、石墨相氮化碳分散液，其中苯胺浓度为0.3mol/L，氮化碳浓度为10mg/mL，搅拌均匀后预冷至0℃；

(2)配制过硫酸铵水溶液，并预冷至0℃，其中，过硫酸铵浓度为0.3mol/L；