[发明专利]一种壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料的制备及应用

说明书

本发明提供了一种壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料的制备方法，是将羧基化聚苯硫醚、壳聚糖分散液、缩合剂钛酸异丙酯、分散剂聚乙二醇800于NMP中超声分散均匀，在氮气气氛下，于220~240℃反应2~2.5h，过滤、洗涤、冷冻干燥，得到壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料。由于羧基化聚苯硫醚上存在羧基，可以与壳聚糖之间形成酰胺键，具有良好的机械互锁，并且形成了致密表面，改善了复合材料的机械稳定性；使得其具有更低的腐蚀电流密度，大大提高了其疏水性及防腐性能。将该复合材料超声分散到乙醇中作为涂料，喷涂到金属表面，可以起到防护金属表面的作用，且具有防污性能，在海洋环境中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料的制备方法，本发明同时还涉及该复合材料在制备防腐涂层中的应用，属于复合材料技术领域及防腐涂层领域。

背景技术

聚苯硫醚（Polyphenylene sulfide，缩写PPS），是一种高性能的工程聚合物，具有高热稳定性，良好的机械性能，耐化学性，易燃性和高尺寸稳定性。因此，PPS的突出特性使其广泛应用于化学和工业设施的过滤器、热传感器、汽车、航空航天工业和海洋等各个领域。PPS有“塑料黄金”之称，与聚砜 ( PSF)、聚芳酯 (PAR)、聚醚醚酮 (PEEK)、聚酰亚胺(PI) 及液晶聚合物 ( LCP) 一起被称为六大特种工程塑料，也是八大宇航材料之一。它是由刚性的苯环和柔性硫醚键连接起来的主链具有刚柔并济的特点，聚苯硫醚的微观形态有片层状、空心球状、棒状、花状等结构，由于聚苯硫醚有良好的相容性，因此可以通过共混和化学等手段进行改性，从而得到优质的复合材料用于具有防腐性能的涂料领域。

壳聚糖是一种天然的生物聚合物，是甲壳素N-脱乙酰基的产物，是地球上仅次于纤维素的第二大天然半结晶阳离子多糖，由于存在伯氨基，因此壳聚糖比纤维素更有优势，伯氨基有较高的反应活性，因此可采用简单的化学方法进行修饰。它具有良好的生物相容性、生物降解性和抗菌活性且没有毒性，是可持续并且稳定的抗菌和防腐涂料。

发明内容

本发明的目的是提供一种壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料的制备方法；

本发明的另一个目的是提供该复合材料在制备防腐涂层中的应用。

一、壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料的制备

本发明壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合复合材料的制备，包括以下工艺步骤：

（1）羧基化聚苯硫醚的制备：以无水硫化钠、对二氯苯和2,5-二氯苯甲酸，N-甲基吡咯烷酮为溶剂，以钛酸异丙酯为催化剂，以氮气为保护气，在碱性环境下于260~280℃反应1.5~2.5h，洗涤、过滤、干燥，得到羧基化聚苯硫醚，记为PPS-COOH。其中，2,5-二氯苯甲酸与无水硫化钠的质量比为1:10~1:15；2,5-二氯苯甲酸与对二氯苯的质量比为1:10~1:12；2,5-二氯苯甲酸与钛酸异丙酯的质量比为1:0.8~1:1。

（2）壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料的制备：将壳聚糖溶于盐酸溶液中，超声分散均匀得到壳聚糖分散液；将羧基化聚苯硫醚、壳聚糖分散液、缩合剂钛酸异丙酯、分散剂聚乙二醇800于NMP中超声分散均匀，在氮气气氛下，于220~240℃反应2~2.5h，过滤、洗涤、冷冻干燥，得到壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料，记为CS/PPS-COOH。其中，盐酸溶液的质量浓度为0.8~1.2%；壳聚糖与盐酸溶液的质量体积比为1.0~3.5mg/mL；壳聚糖的加入量为羧基化聚苯硫醚质量的0.5~5%；羧基化聚苯硫醚与缩合剂钛酸异丙酯的质量比为1:0.05~1:0.15；羧基化聚苯硫醚与分散剂聚乙二醇800的质量比为1:1.2~1:1.6。

二、壳聚糖/羧基化聚苯硫醚复合材料的结构

1、红外光谱分析