[发明专利]一种具有智能可控缓蚀效果的生物基环氧复合涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有智能可控缓蚀效果的生物基环氧复合涂料及其制备方法与应用，包括聚多巴胺包裹的负载铈离子的二维纳米材料0.1～1.0份、环氧树脂50～80份、植物多烯酚缩水甘油醚20～50份、酚醛胺环氧固化剂40～50份、消泡剂0.01～0.2份、流平剂0.03～0.3份、防沉剂0.05～0.2份、丙酮0.05～0.1份。本发明在酸性条件下采用一步法快速制备得到聚多巴胺包裹的负载铈离子的二维纳米材料，并将其作为填料添加入环氧树脂中得到长期防腐的复合涂层。本发明制备的复合涂层中的聚多巴胺有效改善了二维纳米材料与酚醛胺环氧固化剂的相容性，同时二维纳米材料作为填料有效提升环氧树脂基体的阻隔性能。本发明制备的复合涂层在相应pH条件下对负载的铈离子具有缓蚀效果，且释放铈离子的速率智能、可调控。

技术领域

本发明属于涂层领域，涉及一种具有智能可控缓蚀效果的生物基环氧复合涂料及其制备方法与应用。

背景技术

随着冶金、机械、化工等相关工业化技术的不断发展，金属材料凭借其优异的机械性能和加工性能而得到广泛应用。然而，金属材料在不同环境下易于发生锈蚀，为安全埋下了隐患，同时金属材料的腐蚀也会造成极大的经济损失。在金属表面涂覆高阻隔性能的有机高分子涂层，如环氧涂层材料，是减缓金属腐蚀的有效措施之一。当前在金属防腐蚀领域使用的环氧涂层材料主要是石油基，在消耗大量不可能再生资源的同时，涂料生产过程碳排放量大、空气污染严重。开发生物基环氧涂层部分或者全部取代石油基，可以有效缓解上述问题，提升涂层材料的环保性和可持续性。

然而，生物基材料由于其组分单一性差、本征缺陷多的问题，应用于涂层领域取代石油基时，涂层防腐蚀性能差，这大大限制生物基涂层在防腐蚀领域的应用。现有的提高生物基环氧涂层防腐蚀性能的方法主要包括在涂层中添加二维高阻隔填料及缓蚀剂等方法。其中，六价铬酸盐、铈盐等缓蚀剂可以在金属表面形成致密膜，从而减缓阳极或阴极的反应过程，减缓钢材的腐蚀过程。相较于六价铬酸盐，铈盐能够在较低添加量下提供有效的缓释效果，并且无毒性，对环境友好，是一种更具发展前景的缓蚀剂。但若向涂层中直接添加缓蚀剂，缓蚀剂与聚合物之间较差的相容性将导致额外缺陷的产生，影响防腐效果。已有的解决方法是对填料进行如聚多巴胺等表面改性赋予其负载缓蚀剂的功能，再负载缓蚀剂。然而，现有专利报道的方法是在碱性环境下依靠引发剂以及溶液中的溶解氧作为氧化剂促使多巴胺氧化聚合，然后再负载缓蚀剂，存在聚合速率慢、工序繁琐、碱性环境下缓蚀剂金属离子易生成氢氧化物影响负载效率等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对聚多巴胺负载铈离子缓蚀剂效率低、均匀性差及负载缓蚀剂工序复杂的问题，提供一种具有智能可控缓蚀效果的生物基环氧复合涂料，通过一步法快速制备了聚多巴胺包裹的负载铈离子的二维材料，并将其作为填料添加入环氧树脂中得到长期防腐的复合涂层。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种具有智能可控缓蚀效果的生物基环氧复合涂料，该涂料包括如下质量份数的组分：

聚多巴胺包裹的负载铈离子的二维纳米材料0.1～1.0份；

环氧树脂50～80份；

植物多烯酚缩水甘油醚20～50份；

酚醛胺环氧固化剂40～50份；

消泡剂0.01～0.2份；

流平剂0.03～0.3份；

防沉剂0.05～0.2份；

丙酮0.05～0.1份。

其中，所述的聚多巴胺包裹的负载铈离子的二维纳米材料通过以下步骤制备得到：

(1)将二维纳米材料加入到乙酸钠水溶液中，搅拌至分散均匀，然后加入多巴胺，搅拌，得到混合物A；

(2)向步骤(1)得到的混合物A中加入水溶性四价铈盐，超声结合机械搅拌，得到混合物B；