[发明专利]一种复合材料、水性防腐耐磨涂料及制备方法和应用

说明书

本发明属于复合材料和防腐耐磨涂料技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法和应用，以及由该复合材料制成的水性防腐耐磨涂料及其制备方法。该复合材料在对六方氮化硼进行强酸氧化改性的基础上，通过原位共聚生成对氨基苯甲酸‑苯胺掺杂链的中间态质子化的聚苯胺，进而得到一种聚(对氨基苯甲酸‑苯胺)/氮化硼复合材料。将该复合材料作为增强组分引入到水性涂料基体中制备而成的水性防腐耐磨涂料，利用六方氮化硼耐摩擦、阻水功能和质子化的聚(对氨基苯甲酸‑苯胺)的主动钝化防腐功能，防腐性能以及动态环境下的耐磨性能显著提升。

技术领域

本发明属于复合材料和防腐耐磨涂料技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法和应用，以及由该复合材料制成的水性防腐耐磨涂料及其制备方法。

背景技术

磨损和腐蚀是人们日常生活中必然存在的现象，是材料失效的主要形式。每年我国因腐蚀和磨损而产生建筑设施的损毁、金属资源的浪费，不仅产生大量的经济损失，还造成安全隐患，威胁着人身安全。

磨损和腐蚀通常发生在两个互相接触的材料表面，所以在物体表面涂覆防腐耐磨涂层成为减少材料腐蚀和磨损最直接最有效的方法。

水性涂料由于少有或者没有挥发性有机物(VOCs)，符合国家环保要求，是目前涂料行业的研究热点，已经成为涂料发展的必然趋势。但仅仅由树脂基体构成的水性涂料在成膜物质固化和长期服役后，不可避免地会产生针孔和缺陷，加之其机械强度低，长时间冲击力与机械作用之后，涂层很快就会被腐蚀、磨损掉，甚至从基体表面剥落，失去对基底的保护。为了提高涂层防腐性和耐磨性，使涂层不仅适用于静态工作环境，也适用于动态环境的基材上，需要向涂料基体中引入抗摩擦、阻水和防腐增强组分。

六方氮化硼(h-BN)是一种典型的氮化物陶瓷，六方层片状的晶体结构赋予了h-BN耐高温、高硬度、耐摩擦、电绝缘、耐腐蚀等特性，将h-BN引入到涂料体系可提高涂层的耐磨性、耐蚀性和物理机械性能，但六方氮化硼易聚集、分散性差、与水性树脂相容性不良，限制了其广泛应用。

聚苯胺能够在金属表面形成钝化膜，对金属基体有良好的防腐作用，但是具有化学惰性，pH依赖性强，只有中间态质子化的聚苯胺(emeraldinesalt)才能成为具有氧化还原活性的防腐组分。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种复合材料、水性防腐耐磨涂料及制备方法和应用。该复合材料在对六方氮化硼进行强酸氧化改性的基础上，通过原位共聚生成对氨基苯甲酸-苯胺掺杂链的中间态质子化的聚苯胺(ES)，进而得到一种聚(对氨基苯甲酸-苯胺)/氮化硼复合材料。将该复合材料作为增强组分引入到水性涂料基体中制备而成的水性防腐耐磨涂料，利用六方氮化硼耐摩擦、阻水功能和质子化的聚(对氨基苯甲酸-苯胺)的主动钝化防腐功能，防腐性能以及动态环境下的耐磨性能显著提升。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用了如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、将六方氮化硼加至浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中，在75～80℃搅拌10～12小时，然后固液分离，用去离子水清洗所得固体至清洗液的pH至中性，将清洗后的所述固体干燥，粉碎，得到预处理氮化硼粉末；

S2、将对氨基苯甲酸和苯胺配制成混合水溶液；

S3、将S1中得到的所述预处理氮化硼粉末分散到S2中的所述混合水溶液中，在搅拌状态下滴加过硫酸钾水溶液，并在0～10℃保持10～12h，然后固液分离，将所得固体用去离子水清洗，干燥，即得所述复合材料。