[发明专利]一种聚苯胺/秸秆基硅气凝胶的制备方法及保温防腐涂料

说明书

本发明属于涂料技术领域，公开了一种聚苯胺/秸秆基硅气凝胶的制备方法及保温防腐涂料。本发明的聚苯胺/秸秆基硅气凝胶的制备方法包含以下步骤：(1)将秸秆灰和NaOH溶液混合加热，抽滤得秸秆基水玻璃，加入去离子水搅拌得秸秆基水玻璃溶液；(2)加入盐酸调节pH，加入苯胺和盐酸的混合溶液，滴加过硫酸铵溶液，保持温度不高于5℃，至聚合反应完成；(3)反应完成后滴加NaOH溶液至pH为7～9，静置使其成为水凝胶，再陈化静置水凝胶，分别用乙醇、去离子水浸泡，得到秸秆/聚苯胺复合水凝胶；(4)干燥处理。本发明在硅基气凝胶酸催化的过程中原位聚合制备聚苯胺，所得气凝胶抗压强度高，孔隙率小，导热系数低，保温效果极佳。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体是涉及一种聚苯胺/秸秆基硅气凝胶的制备方法及保温防腐涂料。

背景技术

农作物废弃秸秆是一种可再生和生物降解的天然高分子材料，对废弃秸秆的再利用一直是材料领域研究的热点，也取得了一些成果，例如，黄飞等人对废弃秸秆进行高值化处理，制备了一种具有重金属离子吸附性能的秸秆气凝胶。又如，杨蕊发表的《秸秆基气凝胶制备工艺与网络结构研究》中将农作物秸秆制备成秸秆基气凝胶，变废为宝，提高了农作物秸秆的附加值。

聚苯胺具有优异的防腐蚀性能，在防腐蚀涂料中应用很多。目前，聚苯胺气凝胶多是采用聚苯胺和合成类高分子交联而成，或是与纤维素基的碳气凝胶复合，与秸秆基硅气凝胶复合的未见报道。此外，绝大多数防腐保温工程是将防腐工程与保温工程分开进行研究和实际运用，防腐工程多侧重于腐蚀机理研究和防腐底漆的研制及施工；而保温工程则侧重于新材料的开发，工艺结构设计以及施工规范。然而，实际上无论是防腐还是保温，都是现代材料工程需要的，因此，防腐保温一体化涂料，尤其是利用秸秆气凝胶这类生物质原料制备的保温防腐涂料具有良好的市场前景，且开发这种材料符合循环经济的要求。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种聚苯胺/秸秆基硅气凝胶的制备方法及保温防腐涂料。聚苯胺是优秀的防腐蚀添加剂，气凝胶是优秀是保温材料，本发明的制备方法保留了聚苯胺和气凝胶的性能，将其结合在一起，获得了一种可用于保温防腐涂料的绿色环保聚苯胺/秸秆基硅气凝胶。

利用秸秆为原料制备的气凝胶主要有碳基气凝胶和硅基气凝胶两类。其中，在制备硅基气凝胶时，需要经历碱催化和酸催化的过程，而聚苯胺的制备过程是需要酸性条件的，本发明在硅基气凝胶酸催化的过程中原位聚合制备聚苯胺，最终得到秸秆基硅气凝胶/聚苯胺复合材料。

为达到本发明的目的，本发明的聚苯胺/秸秆基硅气凝胶的制备方法包含以下步骤：

(1)焙烧秸秆得秸秆灰，将秸秆灰和NaOH溶液混合加热，抽滤得秸秆基水玻璃，再加入去离子水搅拌得秸秆基水玻璃溶液；

(2)向秸秆基水玻璃溶液中加入盐酸，调节pH至1～2之间，再向溶液中加入苯胺和盐酸的混合溶液，冰浴下搅拌，然后向体系中滴加过硫酸铵溶液，保持体系温度不高于5℃，滴加完成后，继续反应至聚合反应完成，其中，苯胺和盐酸的混合溶液中苯胺与盐酸的体积比为1:1～20，秸秆基水玻璃溶液和苯胺的体积比为3～10:1，过硫酸铵与苯胺的摩尔用量比为1:1.5～0.8:1；

(3)步骤(2)反应完成后滴加NaOH溶液至pH为7～9，静置使其成为水凝胶，再陈化静置水凝胶，分别用乙醇、去离子水浸泡，得到秸秆/聚苯胺复合水凝胶；

(4)将步骤(3)所得复合水凝胶在烘箱内干燥处理，得秸秆/聚苯胺复合硅气凝胶。

进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(1)中NaOH溶液的质量浓度为1～10％，所述秸秆灰和NaOH溶液以固液质量比为1:1～10的配比混合。

进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(1)中加热至60～80℃，加热时间为2～3小时。

进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(1)中水玻璃与去离子水的体积为1:7～15。