[发明专利]一种基于噻吩类MOFs的POTS超疏水改性材料的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种基于噻吩类MOFs的POTS超疏水改性材料，该超疏水改性材料的主要原料为由三乙氧基‑1H,1H,2H,2H‑十三氟代正辛基硅烷(POTS)，以及由铜盐、3,4‑乙撑二氧基噻吩‑2,5‑二羧酸、2,2′‑联吡啶。所述的Cu‑MOFs/POTS疏水性材料，可作为助剂，应用于环氧树脂涂层中，可以极大提高涂层的防腐性能。

技术领域

本发明属于一种疏水材料制备技术领域，具体涉及基于噻吩类MOFs的 POTS超疏水改性材料的制备方法及其在环氧树脂涂层中的应用。

背景技术

涂料助剂在涂料配方用量少，但对增强涂料的性能起到关键作用。涂料助剂总共有大约40种不同功能的类型(乳化剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、防缩孔剂、干燥促进剂、杀菌剂等)。由于助剂的价值相对较高，配方设计时应尽可能地选择最优助剂，尽可能使用最少的助剂发挥最大的效果。涂料助剂的应用和应用水平，已成为衡量涂料生产技术水平的标志之一。

由于水性防腐涂料中残留水性基团导致疏水性能、机械性能较差，针对这一特点，在水性防腐涂料所用助剂除了一些基础助剂之外，还需加入少量特殊助剂到水性防腐涂料配方中，如目前被研究人员报道的助剂有石墨烯、纳米二氧化硅、多壁碳纳米管、纳米氧化铝颗粒、稀土助剂以及MOFs助剂等，这些助剂在配方中用量虽少，但明显提高水性防腐涂料的综合性能。

MOFs材料的比表面积高、表面曲率大，更容易形成纳米复合材料涂层。将 MOFs材料作为防腐助剂加入水性防腐涂料中，可以提高涂层的机械性能、热稳定性和防腐性能。因此关于MOFs材料作为防腐助剂应用于水性防腐涂料，已成为新型防腐涂料性能改善与开发的研究重点。

Kumaraguru等人将合成出的Co-MOFs、Ni-MOFs、Cu-MOsF作为助剂加入到水性丙烯酸树脂中，然后涂刷到碳钢表面，采用电化学阻抗谱(EIS)研究涂覆了不同MOFs的低碳钢在3.5wt.％NaCl和0.1mol/LHCl溶液中上的腐蚀速率，结果发现分别涂覆有Co-MOFs、Ni-MOFs、Cu-MOFs的碳钢片的腐蚀速度均比只涂覆水性丙烯酸树脂的碳钢片慢很多。作者认为添加了MOFs的涂层能抑制低碳钢表面附近的Cl^-扩散并与低碳钢存在着稳定的协同作用，进而增强涂料的防腐能力。

水性防腐涂料由于以水为溶剂，导致涂料成膜时的疏水性与机械强度等有所欠缺，这会导致腐蚀介质容易与基材表面发生接触，从而降低涂层对基材的防腐作用。在这一背景下，研究人员开始对MOFs材料进行改性，希望改性后的MOFs 材料可以提高水性涂料形成的涂层的机械性能、防腐性能、疏水性能等。对MOFs 助剂进行改性是改善水性涂料性能的重要发展方向之一。

本发明提出了一种制备疏水性MOFs复合材料的策略。通过POTS对 Cu-MOFs粒子表面进行修饰，制备Cu-MOFs/POTS疏水性材料。再将 Cu-MOFs/POTS疏水性材料作为助剂添加到环氧树脂(EP)防腐涂层中，制备出超疏水Cu-MOFs/POTS/EP复合涂层。测定了水滴在所有涂层表面的水接触角，以验证涂层的疏水性能；利用电化学测试技术，系统的研究了空白碳钢片试样和超疏水防腐涂层在3.5wt.％NaCl溶液中的电化学腐蚀的变化情况。

发明内容

发明目的：目前对碳钢进行腐蚀防护最简单有效的方法就是在碳钢的表面涂上一层有机涂层。但有机涂层存在疏水性差，易产生缩孔，对抗机械性能较弱，分散稳定性差的问题。在防腐涂层中添加一些助剂特别是疏水性助剂是解决这些问题的重要手段。本发明制备一种基于噻吩类MOFs的POTS超疏水改性材料作为助剂，添加进入环氧树脂涂层中，提高了涂层的防腐性能。

发明思路：