一種制備水性苯胺乳液復合防腐蝕涂層材料的方法
【技術領域】
[0001] 本發明利用乳液聚合的方法合成了可以直接使用的水性聚苯胺乳液，并將其與水 性環氧樹脂乳液共混復合，制得水性聚苯胺復合涂層材料。 技術背景
[0002] 金屬的腐蝕是指金屬在腐蝕環境中，發生電化學或化學作用而遭到破壞的現象。 金屬的腐蝕遍及國民生活各個領域和行業，并帶來巨大的損失。據統計，每年在歐美工業 發達國家因腐蝕造成的鋼鐵報廢量約占總產量的20%，30%的工業設備因腐蝕生銹而失效， 直接經濟損失約占國民生產總產值的1%_4%。就我國而言，每年腐蝕造成的直接經濟損失 也十分可觀，有人統計，腐蝕造成的直接經濟損失大約占國民經濟凈產值的3%_4%，這和其 他國家數據相仿。腐蝕造成的間接損失比較難統計，一般是直接損失的幾倍，如我國中原 油田，2010年度，管線、容器穿孔8345次，更換油管總長590km，直接經濟損失7000多萬 元，而產品流失、停產損失、效率損失和環境污染等造成的腐蝕間接損失高達兩個億。因此， 對防腐蝕材料與技術的研究具有重要的現實意義。防止金屬腐蝕的方法主要有四種。
[0003] -、涂、鍛非金屬和金屬保護層。
[0004] 二、提高金屬材料的內在腐蝕性能。
[0005] 三、電化學保護。
[0006] 四、處理腐蝕介質。
[0007] 其中涂料防腐因其操作簡單易行、經濟實惠，經拋光修整后的漆膜平整光滑，裝飾 性好，耐腐蝕，耐酸，耐堿，耐油性等優點而被廣泛的應用。但是傳統采用的涂層由于受自身 材料性質及工藝的限制，其對基體金屬的腐蝕防護作用往往不理想。另外，傳統的防銹涂 料不僅含有大量有機溶劑，而且還含有許多有毒顏料，對環境造成了極大污染，這些都與社 會經濟可持續發展戰略的要求不相適應。因此，向水溶性方向發展即制備綠色涂層材料是 正在變革工藝中所追求的目標之一。聚苯胺是苯胺單體在酸性溶液中經化學氧化或電化 學氧化制備得到的，其主鏈上含有交替的苯環和氮原子，因其有優良的環境穩定性和良好 的導電性能。在酸性介質中，用電化學方法合成聚苯胺膜層并將其涂覆在金屬表面，發現該 膜層能夠有效阻止空氣、水和鹽分發揮作用，可以使金屬表面活性降低，遏止金屬生銹和腐 蝕，這種涂層方法不但對外界介質本身形成物理隔離，更把金屬腐蝕限制在了膜基界面上， 從而使金屬的腐蝕電位升高。這種優質的導電高分子聚苯胺膜層防腐方法引起了人們的注 意。大量的實驗研究和結果表明，聚苯胺涂料對金屬具有其他功能涂料不可比擬的陽極保 護作用。
[0008] 目前，開發聚苯胺系防腐涂料已經成為功能高分子領域一個新熱點。由于聚苯胺 鏈的強剛性和分子鏈間比較強的分子間作用力，使得它的成膜性和溶解性非常差，因此必 須與其他組分復合才便于施工和達到理想的防腐效果。現行聚苯胺防腐涂料的研究與開發 多是集中在聚苯胺/環氧樹脂、聚苯胺/聚氨酯等共混體系。然而現在的共混體系大部分 是溶劑型，釋放出來的有機揮發物對人體健康有嚴重損害。隨著環保意識的增強，控制有機 揮發物的排放越來越受到世人的重視，許多國家都制定了相應的控制標準，使涂料的研制 和發展方向愈加明確，即尋求有機揮發物不斷降低、直至為零的涂料，因而水性樹脂涂料成 為人們研究的熱點。
【發明內容】
[0009]為解決有機揮發物對環境污染的問題，本發明將聚苯胺作為功能乳液填料分別與 水性環氧樹脂乳液、水性氟碳乳液復合，充分利用聚苯胺對金屬優良的保護性能，以期制備 出防腐蝕性能優良、無環境污染的金屬防腐蝕涂料。
[0010] 1、水性聚苯胺乳液的制備。
[0011] 采用連續滴加引發劑方法進行苯胺（Ani)的乳液聚合，將一定量的乳化劑和去離 子水加入到裝有電動攪拌機、溫度計的250ml三口瓶中，先攪拌lh。直到燒瓶內的乳化劑 水溶液變成均勻的混合溶液，然后加入一定量的苯胺繼續攪拌至均勻，以一定的速度滴加 引發劑（APS)的水溶液，隨著引發劑的滴加，燒瓶中依次出現白色、黃色、綠色、墨綠色。滴 加完畢后再反應6h。即制得穩定的聚苯胺乳液，所得產物為墨綠色。將部分聚苯胺乳液用 丙酮破乳、離心、洗滌數遍后抽濾，再用去離子水清洗，以除去乳化劑及剩余的氧化劑、單體 等。將抽濾后的產物在室溫放置一天后，在40°C下真空烘干12小時，研磨。
[0012] 2、水性聚苯胺/環氧樹脂乳液復合防腐蝕涂層材料的制備。
[0013] 稱取一定量制得的聚苯胺乳液，按一定質量比加入到水性環氧樹脂乳液中，攪拌 40min至均勻；再向該混合乳液中加入水性環氧樹脂固化劑，繼續攪拌20min制得水性聚 苯胺復合防腐蝕涂層材料。
【附圖說明】
[0014] 圖1是正十二烷基苯磺酸摻雜的聚苯胺反應過程。
[0015] 圖2是聚苯胺乳膠粒子的透射電鏡照片。
【具體實施方式】
[0016] 1、水性聚苯胺乳液的制備。
[0017] 采用連續滴加引發劑方法進行苯胺的乳液聚合，圖1為正十二烷基苯磺酸摻雜的 聚苯胺反應過程。將乳化劑正十二烷基苯磺酸和去離子水加入到裝有電動攪拌機、溫度計 的250ml三口瓶中，其中正十二烷基苯磺酸的質量分數為1%，攪拌lh。直到燒瓶內的正 十二烷基苯磺酸水溶液變成均勻的混合溶液，然后加入苯胺，使苯胺的質量分數為0. 6%，繼 續攪拌至均勻，以一定的速度滴加引發劑過硫酸銨的水溶液至苯胺和過硫酸銨的質量比為 1:1，隨著引發劑的滴加，燒瓶中依次出現白色、黃色、綠色、墨綠色。滴加完畢后再反應6h。 即制得穩定的聚苯胺乳液，所得產物為墨綠色。將聚苯胺乳液用丙酮破乳、離心、洗滌數遍 后抽濾，再用去離子水清洗，以除去乳化劑及剩余的氧化劑、單體等。將抽濾后的產物在室 溫放置一天后，在40°C下真空烘干12小時，研磨。
[0018] 2、水性聚苯胺/環氧樹脂乳液復合防腐蝕涂層材料的制備。
[0019] 本發明使用EP-20型水性環氧樹脂，表1為EP系列水性環氧樹脂乳液技術指標。 分別稱取聚苯胺乳液和水性環氧樹脂乳液，其質量比1:1，攪拌40min至均勻；再向該混 合乳液中加入水性環氧樹脂固化劑，繼續攪拌20min制得水性聚苯胺復合防腐蝕涂層材 料。
[0020] 表1為EP系列水性環氧樹脂乳液技術指標。
[0021] 附圖2為聚苯胺乳膠粒子的透射電鏡照片，從圖中可以看出聚苯胺乳膠粒子均 勻分布，呈棒狀，透射電鏡下聚苯胺乳膠粒子分布均勻，形態規整，粒子長約1 μ m，直徑約 250nm，有利于聚苯胺乳液的分散和穩定。
【主權項】
1. 一種制備水性苯胺乳液復合防腐蝕涂層材料的方法，該涂層材料是聚苯胺和水性環 氧樹脂的復合涂料，可以直接應用于金屬的防腐蝕。2. 根據權利要求1所述的制備水性苯胺乳液復合防腐蝕涂層材料的方法，其特征是聚 苯胺乳液和水性環氧樹脂乳液直接混合而成。3. 根據權利要求1所述的制備水性苯胺乳液復合防腐蝕涂層材料的方法，其特征是乳 化劑為正十二烷基苯磺酸，質量分數為1%。4. 根據權利要求1所述的制備水性苯胺乳液復合防腐蝕涂層材料的方法，其特征是聚 苯胺合成引發劑為過硫酸銨，苯胺單體與過硫酸銨的質量之比為1:1。5. 根據權利要求1所述的制備水性苯胺乳液復合防腐蝕涂層材料的方法，其特征是聚 苯胺乳液合成過程中單體的質量分數為〇. 6%。6. 根據權利要求1所述的制備水性苯胺乳液復合防腐蝕涂層材料的方法，其特征是 使用的水性環氧樹脂是EP-20型，聚苯胺乳液和水性環氧樹脂乳液混合時質量分數之比是 1:1。
【專利摘要】一種制備水性苯胺乳液復合防腐蝕涂層材料的方法，該涂層材料是聚苯胺和水性環氧樹脂的復合涂料，該復合涂料是利用連續滴加引發劑方法進行苯胺的乳液聚合的方法先合成聚苯胺乳液，其中正十二烷基苯磺酸為乳化劑，過硫酸銨為引發劑。然后將制備的聚苯胺乳液與EP-20水性環氧樹脂混合，即可制備水性苯胺乳液復合防腐蝕涂層材料。該復合涂料可以直接應用于金屬的防腐蝕。
【IPC分類】C09D7/12, C09D179/02, C09D163/00, C09D5/08, C08G73/02
【公開號】CN105647378
【申請號】
【發明人】許亞夫
【申請人】許亞夫
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年11月13日