[发明专利]一种磷化木质素磺酸盐纳米颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及金属缓蚀、防腐涂层材料技术领域，且公开了一种磷化木质素磺酸盐纳米颗粒及其制备方法和应用，其中的磷化木质素磺酸盐纳米颗粒，其是由木质素磺酸盐、磷酸化试剂以及交联剂制成，各组分的重量份比例如下：木质素磺酸盐80～100份、磷酸化试剂5～20份以及交联剂5～10份。本发明通过水性环氧树脂溶液制备出磷化木质素磺酸盐基复合防腐涂层。该磷化木质素磺酸盐纳米颗粒及其制备方法和应用，使用的工业木质素原料储量丰富、价廉易得，且涂层制备过程中无需额外添加分散剂，工艺绿色环保且有效降低了生产成本，实现了木质素资源的高值化利用。

技术领域

本发明涉及金属缓蚀、防腐涂层材料技术领域，具体为一种磷化木质素磺酸盐纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

金属材料的腐蚀不仅会造成极大的经济损失，还会威胁到人们的生命安全，所以金属材料的防腐蚀研究具有重要意义。全世界每年因金属腐蚀造成的经济损失巨大，我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值的约5％，严重时甚至会引起安全事故，如石油管道泄漏和实验室爆炸事件都有金属腐蚀引起的情况[17]。金属腐蚀直接关系到人民生命财产安全，关系到工农业生产和国防建设，所以金属材料的防腐蚀研究具有重要意义。目前金属防腐的方法主要有结构防腐、保护层防腐、改善介质防腐、电化学防腐等。其中，最常用且应用最广阔的防腐方法是在金属表面涂覆一层保护涂层，起到隔绝金属与水、氧气、氯离子等的接触，防止金属的腐蚀。近年来，水性环氧防腐涂层因其环境友好而被广泛研究和应用。但由于水性环氧树脂涂层表面存在缺陷和微裂纹，水性环氧树脂涂层的阻隔完整性大大降低，严重影响了其耐腐蚀性能，其长期的防腐性能不能满足工业需求，从而迫切需要对水性环氧涂层进行改性增强其腐蚀性能。

生物基聚合物由于来源广、可再生，具有良好的生物降解性，减少对石油化工产品依赖的同时，也减少了二氧化碳(CO2)的排放，是当前研究的一个重要发展方向。木质素是植物中唯一含有苯环和三维网状结构的可再生的芳香聚合物，其基本组成单元有松柏醇、芥子醇和香豆醇。木质素的结构十分复杂，而且来源于不同植物种类的木质素分子结构也不完全相同。Wang等人[WANGS,HUZ,SHIJ,etal.Greensynthesisofgraphenewiththeassistanceofmodifiedligninanditsapplicationinanticorrosivewaterborneepoxycoatings[J].Applied SurfaceScience,2019,484:759-770.]通过改性木质素(木质素-OH)与石墨烯之间的非共价相互作用,改善复合材料的分散性和稳定性。将木质素-OH/石墨烯分散体作为添加剂添加到水性环氧树脂中，以增强复合材料的防腐性能。通过电化学阻抗谱的分析，相对于纯环氧涂层，复合涂层在低频下显示出了更高的阻抗值，在高频下显示了出更大的相角。通过等效电路拟合，0.5wt％木质素-OH/石墨烯/水性环氧涂层的涂层电阻和电荷转移电阻比纯环氧涂层高1～2个数量级。赵鑫鹏[赵鑫鹏.木质素/无机物杂化粒子的合成及其在功能化涂层中的应用[D].长沙：湖南师范大学,2019.]利用木质素与磷酸锌前驱体之间的化学键络合作用制备了一种复合材料,所制备的复合材料具有规整的微结构。将其应用于水性环氧涂层中作为碳钢的防腐涂层，通过电化学工作站测试复合涂层的防腐性能，添加量为0.06％时的复合涂层防腐效果无论是在中期还是后期都有良好的表现。

上述报道的木质素基防腐、缓蚀涂层在制备过程中依然存在不足之处，具体如下：未经适当改性的木质素离子络合能力差，表现出较差的缓蚀防腐性能，且长效性极差；此外，木质素极易团聚，与涂层相容性差，需额外添加大量的分散剂提升界面相容性，增加了涂层制备成本。

为了解决以上问题，本发明提出了一种磷化木质素磺酸盐基复合防腐涂层。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种磷化木质素磺酸盐纳米颗粒及其制备方法和应用，以解决上述的问题。

(二)技术方案

为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：