[发明专利]一种碳包覆氧化亚锰的制备方法及碳包覆氧化亚锰

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种碳包覆氧化亚锰的制备方法及碳包覆氧化亚锰。

背景技术

船舶是人类主要的海洋交通工具。船只、码头、海上油田和海边附属设施由于长期浸泡在海水中，除了会受海水腐蚀之外，还会受到海洋生物的附着，造成生物污损。生物污损不仅会使船舶航速降低，操控性能下降，油耗增加，而且，生物污损过程还将产生有机酸，腐蚀船底钢板和水下设施。为了降低海洋生物附着的危害，防止海洋生物对船舶的污损，人们研究了多种防污技术，涂装海洋涂料是解决污损和腐蚀问题的既经济又高效的重要途径。

海洋涂料的两大基础系列产品是海洋防污涂料与海洋防腐涂料。传统型海洋防污涂料是以一定速度释放出毒料形成有毒环境来阻止海洋生物附着，然而，随着防污剂的不断释放，防污效果将逐渐降低。传统海洋防污涂料虽然在防污方面起到一定作用，但同时给海洋环境和海洋生物造成了一定的毒害，也给人类的健康造成间接的危害。随着人们对海洋环境保护意识的增强，许多国家、国际海事组织已明文禁止传统海洋防污涂料的使用。

一直以来，有机锡防污涂料在使用年限上达到了4-5年的长效保护效果，但有机锡防污涂料毒性很大，危害海洋生物的同时危机人类的健康。随着有机锡防污涂料在2008年之前全球范围内禁止使用，防污涂料已经开始走向低公害和无公害化。目前，得到成功应用的是无锡自抛光涂料，其使用年限可达3年。海洋环境与人类的生命活动息息相关，有毒的海洋防污涂料，如有机锡防污涂料在各国日益紧迫的环境压力下即将被淘汰，虽然其替代产品无锡自抛光防污涂料中的氧化亚铜防污剂和杂环类杀菌、防霉剂等的毒性较小，但并不是完全无毒。涂料行业的目标是开发出无毒，而且能够满足各类船舶和其他海洋设施要求的高效防污涂料品种。

现代海洋防污涂料大多以氧化亚铜作为防污涂料，而铜是重金属，过度使用将会对海洋环境造成污染；并且，铜在海洋生物体内的累积通过生物链的作用，最终可能危及到人类的健康。氧化亚锰则是最有希望成为氧化亚铜的替代产品之一。锰在我国境内储量丰富，并且主要集中在广西和湖南，而且二氧化锰价格低廉，仅为铜的四分之一，优势明显。但是氧化亚锰其也存在不足之处：裸露于空气中易被氧化，在室温中不能稳定存在，并且释放速度快，防污寿命短。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳包覆氧化亚锰的制备方法及碳包覆氧化亚锰，旨在解决现有氧化亚锰在室温中不能稳定存在，以及释放速度快，防污寿命短的问题。

本发明的技术方案如下：

一种碳包覆氧化亚锰的制备方法，其中，包括以下步骤：

a、将丙烯腈低聚物溶液在100~200℃下搅拌100-200h，形成微环化的丙烯腈低聚物溶液；

b、将所述微环化的丙烯腈低聚物溶液在200~300℃下热处理1-10小时，形成具有梯形结构的热氧化的聚丙烯腈低聚物；

c、将所述热氧化的聚丙烯腈低聚物和锰化合物按照质量比为0.1~0.9：1进行混合，再加入溶剂混合均匀，得到丙烯腈低聚物包覆锰化合物；

d、将步骤c得到的丙烯腈低聚物包覆锰化合物于烘箱内200-250℃干燥1-10小时，直至溶剂蒸发完全，锰化合物外层包覆的聚丙烯腈低聚物交联为固体，得到低温碳化前驱体包覆锰化合物；

e、将所述低温碳化前驱体包覆锰化合物在惰性气氛保护下，惰性气体流量为10~500mL/min，温度为500~900℃下煅烧1-10小时，得到碳包覆氧化亚锰。

所述的碳包覆氧化亚锰的制备方法，其中，所述步骤a还包括以下步骤：在微环化的丙烯腈低聚物溶液中加入掺杂物并混合均匀，对微环化的丙烯腈低聚物溶液进行掺杂改性。

所述的碳包覆氧化亚锰的制备方法，其中，所述掺杂物与微环化的丙烯腈低聚物溶液的质量比为0.01~0.5:1。

所述的碳包覆氧化亚锰的制备方法，其中，所述掺杂物为金属掺杂物或非金属掺杂物；所述金属掺杂物为锡、铜、银、铝、铬、铁、钛、锰、镍、钴金属的金属本身、金属氧化物、金属氮化物、金属硼化物、金属氟化物、金属溴化物、金属硫化物或者金属有机化合物中的一种或者多种；所述非金属掺杂物为硅、磷、硼、氮、碳、硫、硫单质及其化合物中的一种或者多种。

所述的碳包覆氧化亚锰的制备方法，其中，所述丙烯腈低聚物溶液的溶质是液态丙烯腈低聚物，其相对分子量为106~100000，并且不含溶剂。

所述的碳包覆氧化亚锰的制备方法，其中，所述液态丙烯腈低聚物是丙烯腈的均聚物，或者是丙烯腈与烯类单体的共聚物。