[发明专利]一种聚吡咯@ZIF-8改性环氧树脂防腐涂料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种聚吡咯@ZIF‑8改性环氧树脂防腐涂料的制备方法及应用。鉴于ZIF‑8中的Znsupgt;2+/supgt;和吡咯中的‑NH‑基团具有较强的配位作用，采用原位生长法成功合成聚吡咯@ZIF‑8，将聚吡咯@ZIF‑8分散在环氧树脂中，用涂布机在低碳钢基材上制备出PPy@ZIF‑8/EP防腐涂层。本发明制得的防腐涂料具有优异的防腐性能，且对环境友好。

技术领域

本发明属于溶剂涂料技术领域，具体涉及一种聚吡咯@ZIF-8改性环氧树脂防腐涂料的制备方法及应用。

背景技术

环氧树脂是具有良好机械性能和几何稳定性的热固性树脂。环氧树脂具有丰富的含氧环能团，能够紧密附着在金属基材表面，是作为重防腐涂料的首选材料。但是由于环氧树脂在固化过程中，不可避免地会引入气泡和缩孔等缺陷，这将严重影响涂层的防护性能。许多研究者通过添加二维纳米片材料进行改性,这些二维材料能有效抑制腐蚀离子的渗透，提高涂层的屏障性能。然而，这些二维材料在实际应用中仍存在一些限制，如兼容性差、聚集严重、电位电偶腐蚀等。解决这一问题的另一种方法是加入活性填料，以提高涂层的致密性和自愈能力。近来，由有机配体连接的金属离子(或氧化物团簇)作为新型杂化材料被引入。

ZIF-8作为一种典型的咪唑沸石型MOF，由于它的活性基团可以与涂料中的聚合物相互作用，使其与有机聚合物的相容性优于传统的纳米填料，然而由于ZIF-8颗粒具有独特的多孔结构以及存在较大的粒径，使其在充当防腐填料时会出现较多空隙，导致其防腐性能受到很大影响。

因此，提供一种即能解决ZIF-8自身孔隙问题，同时还能增强ZIF-8的防腐性能，使其应用于环氧树脂重防腐涂层是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有环氧树脂大多为溶剂型涂料，且固化过程中产生的微孔和微裂缝构成了腐蚀介质的渗透通道等缺点进行改进，提供一种聚吡咯@ZIF-8改性环氧树脂防腐涂料的制备方法及应用，利用聚吡咯有序的生长在ZIF-8表面，即解决了ZIF-8自身孔隙问题，使其能够阻隔环氧树脂固化过程中产生的微孔和微裂缝，并通过聚吡咯的钝化作用和ZIF-8的阻隔作用起协同效应来提升环氧树脂的防腐性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚吡咯@ZIF-8改性环氧树脂防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）聚吡咯@ZIF-8的制备：

将六水合硝酸锌和2-甲基咪唑分别溶解于甲醇中，然后向含六水合硝酸锌的甲醇溶液中加入吡咯，磁力搅拌，接着加入含2-甲基咪唑的甲醇，溶液迅速变为乳白色，继续搅拌60~70min后加入过硫酸铵，溶液慢慢变为黑色，继续反应6~6.5h后终止反应，将所得产物通过高速离心分离后，用甲醇洗涤三次，60~65℃干燥。

2）聚吡咯@ZIF-8改性环氧树脂防腐涂料的制备：

2-1）将步骤1）制备的聚吡咯@ZIF-8 加入混合溶剂中，超声分散3~3.5小时，得到其分散液;

2-2)称取环氧树脂加入到分散液中，将所得混合物进行磁力搅拌，直至分散良好；

2-3）再加入聚酰胺固化剂，剧烈搅拌至均匀，再放入真空干燥箱中常温抽真空30~35min以除去气泡，得到聚吡咯@ZIF-8改性环氧树脂防腐涂料；

2-4）将上述防腐涂料用涂覆机涂覆在低碳钢基材，并在80℃下固化2小时，40℃固化30h，形成防腐涂层。

步骤1）中，各原料的用量比为：六水合硝酸锌:2-甲基咪唑:吡咯:过硫酸铵=0.47g:0.26g:0.17mL~0.64mL:1.02g~3.10g；六水合硝酸锌:甲醇=0.47g:30mL,2-甲基咪唑:甲醇=0.47g:30mL。

步骤1）中，磁力搅拌具体条件是转速为600~650rpm，时间为10~12min。