[发明专利]聚苯胺改性金属碳纳米管涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料技术，具体为一种聚苯胺改性金属碳纳米管涂料及其制备方法。

背景技术

富锌涂料广泛用于石油化工、海洋设施、交通设施的防腐蚀。富锌涂料根据成膜物质不同可分为有机富锌涂料和无机富锌涂料。环氧富锌涂料是有机富锌涂料中最重要的一种。锌的电极电位低于铁的电极电位，所以环氧富锌涂料中的锌可起到牺牲阳极保护作用；另一方面环氧富锌涂层也阻碍了腐蚀介质的渗透，使得环氧富锌涂料有非常好防腐蚀效果。

现有环氧富锌涂料存在问题：1、由于锌粉的相对密度大和加入量多，在环氧树脂中容易形成沉淀；2、韧性低、耐磨性差；3、耐蚀性有待提高。

1991年日本NEC公司的钣岛博士发现了碳纳米管。碳纳米管以其独特的结构和物理化学性能受到了研究者广泛关注。由于碳纳米管具有很高的强度，而且耐酸、碱性优异，耐热可达600℃，可用于增加金属和高分子材料。如碳纳米管可显著提高尼龙的力学性能。

发明内容

本发明克服了已有技术中存在的涂料易形成硬性沉淀、韧性低和耐蚀性差的问题，而提供了一种可在常温条件下固化得到的聚苯胺改性金属碳纳米管涂料及其制备方法。所获得的聚苯胺改性金属碳纳米管涂料具有贮存稳定性好，不易沉淀，而且使用低含量的锌粉，经过聚苯胺改性提高了耐蚀性，同时碳质材料提高了涂层的韧性。

本发明的技术方案是：

一种聚苯胺改性金属碳纳米管涂料，所述的聚苯胺改性金属碳纳米管涂料由以下两组分构成：组分一包括以下组分和含量(重量份)：

环氧树脂              10～95；

聚苯胺改性锌粉        8～75；

溶剂           0～50；

按重量份数计，组分二包括以下组分和含量：

溶剂           0～80；

固化剂         5～100；

碳纳米管       0.2～10。

组分一与组分二的配比为(100∶1)～(100∶85)；

环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、羟甲基双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、有机钛改性双酚A型环氧树脂、尼龙改性环氧树脂、氟化环氧树脂、线型苯酚甲醛环氧树脂、邻甲酚甲醛环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂之一或两者以上的混合物。

所述固化剂为胺类固化剂。胺类固化剂包括脂肪族胺，如乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺等；或芳香胺，如间苯二胺或间苯二甲胺等；或脂环族胺，如异佛尔酮二胺、4，4′-二胺基二环己基甲烷或双(4-氨基-3-甲基环己烷基)甲烷；或胺改性固化剂，如胺加成物固化剂(炮台奥利福化工有限公司的590、591、593、长沙市化工研究所的810固化剂)或曼尼期碱(Mannich)加成多胺固化剂(长沙市化工研究所T31、美国卡德莱公司NX-2020、NX-2040固化剂)；酰胺类固化剂，如上海开林造漆厂200、300、650或651型号的聚酰胺等。

溶剂是制备环氧涂料中常用的溶剂，如甲苯、二甲苯、丁醇、丁酮或环己酮等。

所述的聚苯胺改性金属碳纳米管涂料中的金属材料是锌粉，锌粉的形状是球形的或片状的。锌粉可以纳米级的、微米级的或两种混合物。所述锌粉的粒径为200～5000目。并且所述的锌粉是按以下方法进行改性处理的：

(a)配制磷酸和植酸混合水溶液：其中，磷酸为0.01～5摩尔/升，植酸为0.01～1摩尔/升；

(b)将苯胺加入到磷酸和植酸混合水溶液中，混合后的苯胺浓度为：0.01～1摩尔/升，继续搅拌均匀；取磷酸和植酸、苯胺混合水溶液500ml，加入5～1000g的200～5000目锌粉，并搅拌均匀后，预冷到0～10℃；

(c)配制氧化剂的水溶液：溶液中氧化剂的浓度为0.05～5摩尔/升，将氧化剂的水溶液预冷到0～10℃；氧化剂是过硫酸铵、过氧化氢、过硫酸钾、过氧化苯甲酰、三氯化铁或两种以上的混合物；

(d)将(c)500ml溶液在时间为10～30分钟内加入含有325～5000目锌粉的500ml磷酸和植酸、苯胺混合水溶液(b)中，在0～10℃反应1～8小时，离心，用蒸馏水洗涤，80～100℃干燥1～5小时后，用研钵研磨，并筛分，得到深绿色的200～5000目导电聚苯胺和植酸改性的锌粉。