[发明专利]一种改性四氧化三铁粒子及其制备方法和应用、改性四氧化三铁/环氧复合涂料及其应用

说明书

本发明提供了一种改性四氧化三铁粒子及其制备方法、改性四氧化三铁/环氧复合涂料及其应用，属于防腐与防护技术领域。本发明的改性四氧化三铁粒子包括四氧化三铁内核和外壳，所述外壳为甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚合物；所述内核和外壳之间通过硅烷偶联剂连接。本发明利用GMA的聚合物包裹内核的Fe₃O₄粒子，避免了Fe₃O₄粒子之间的接触，从而防止Fe₃O₄团聚；而且，GMA聚合物可以参与到环氧树脂的固化反应中，形成稳定的三维网状结构，使得改性四氧化三铁粒子和环氧树脂具有良好的相容性，能大幅度抑制断裂裂纹的扩展，阻碍腐蚀介质的渗入，最终提升环氧涂层在低温环境下的力学性能和防腐性能。

技术领域

本发明涉及防腐与防护技术领域，尤其涉及一种改性四氧化三铁粒子及其制备方法和应用、改性四氧化三铁/环氧复合涂料及其应用。

背景技术

环氧树脂涂层作为一种高性能有机涂层，被广泛应用于金属防腐领域。然而，由于纯环氧涂层在低温环境下易脆化断裂、剥落，大大影响了环氧涂层在低温环境下的防护性能。

环氧涂层的结构是影响其防护性能的关键。目前，大多数科研工作者通过添加改性氧化石墨烯(MAN C,WANG Y,LI W,et al.The anti-corrosion perfomance oftheepoxy coating enhanced via 5-Amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol grafed grapheneoxide at ambient and low temperatures[J].Progress in OrganicCoatings.2021,159:106441.)、无机刚性粒子(CHEN K.F,QI H.X,ZHANG X.Y,et al.Preparation andproperties oflow temperature wear resistant coatings forpolar ships[J].PaintCoatings Industry.2020,50:27-32.)等高模量和高比表面积的填料来提高环氧涂层在低温环境下的防护性能。

填料的存在可有效阻碍腐蚀介质的扩散，然而这些填料面临着原料昂贵、副产物多、产率低等问题，大大限制了其应用范围。四氧化三铁(Fe₃O₄)因其价格低廉、机械性能和防腐性能优良，被广泛应用于防腐涂层领域(O.U.Rahman,S.Ahmad.Physico-mechanicaland electrochemical corrosion behavior ofsoyalkyd/Fe₃O₄ nanocompositecoatings.RSC ADV.4(2014),14936-14947.)。但是，Fe₃O₄纳米颗粒易于团聚，不利于阻碍腐蚀介质的扩散。另外，Fe₃O₄纳米颗粒与环氧树脂的界面结合力较弱，严重影响环氧涂层的机械性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性四氧化三铁粒子及其制备方法、改性四氧化三铁/环氧复合涂料及其应用，将本发明的改性四氧化三铁粒子用于制备环氧复合涂层材料，可有效避免四氧化三铁纳米颗粒团聚，大幅抑制断裂裂纹的扩展，阻碍腐蚀介质的渗入，最终改善环氧涂层在低温环境下力学性能和防腐性能差的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性四氧化三铁粒子，包括四氧化三铁内核和外壳，所述外壳为甲基丙烯酸缩水甘油酯的聚合物；所述内核和外壳之间通过硅烷偶联剂连接。

优选的，所述硅烷偶联剂包括KH570。

优选的，所述改性四氧化三铁粒子的平均粒径为140～170nm；所述外壳的厚度为20～50nm。