[发明专利]一种季胺化木质素/α-磷酸锆基复合防腐涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于金属防腐涂料的制备技术领域，具体涉及一种季胺化木质素/α‑磷酸锆基复合防腐涂料及其制备方法与应用。该方法采用简单的超声处理制备季胺化木质素/α‑磷酸锆分散液，然后通过冷冻干燥得到季胺化木质素/α‑磷酸锆复合粉体，再与环氧树脂和固化剂混合，得到季胺化木质素/α‑磷酸锆环氧防腐涂料。该方法采用可再生的生物质材料木质素，利用木质素的季胺化、两亲性及其与α‑磷酸锆之间正负电荷和氢键相互作用，增加α‑磷酸锆的疏水性，将其均匀的分散在环氧树脂中，得到的涂料中的α‑磷酸锆可层层阻隔腐蚀小分子的侵入，而且木质素增强防腐涂层与金属基底附着力，并且起到协同防腐的作用，延缓基材的腐蚀速率。

技术领域

本发明属于金属防腐涂料的制备技术领域，具体涉及一种季胺化木质素/α-磷酸锆基复合防腐涂料及其制备方法与应用。

背景技术

随着能源和环境问题的日益突出，人们利用可再生的生物质材料替代化石能源材料成为一种趋势。木质素作为一种可再生的生物质材料，其含量仅次于纤维素。木质素作为一种造纸废液的副产物常常被人忽视，利用木质素制备高附加值材料成为人们的研究热点。

金属材料受周围介质的影响而产生腐蚀，造成巨大的财产损失。广泛使用的防腐方法是将涂料涂布在金属表面阻止金属与腐蚀介质的直接接触，然而使用单纯的涂料并不能很好的起到防腐作用，因此常常需要添加填料以增强涂料的防腐性能。而α-磷酸锆由于其优异的二维层状结构，使其具有良好的阻隔性能而起到很好的防腐作用。

然而，由于α-磷酸锆具有规整的二维晶型不易剥离，使其难以分散并且其亲水的表面不利于防腐性能的提升，这些原因都限制了其在疏水树脂复合材料中的应用。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种季胺化木质素/α-磷酸锆基复合防腐涂料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的季胺化木质素/α-磷酸锆基复合防腐涂料。

本发明的再一目的在于提供上述季胺化木质素/α-磷酸锆基复合防腐涂料在防止建材表面腐蚀中的应用。

本发明的再一目的在于提供一种上述季胺化木质素/α-磷酸锆基复合防腐涂料的使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种季胺化木质素/α-磷酸锆基复合防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)季胺化木质素/α-磷酸锆的制备

将季胺化的木质素溶解于水中，得到季胺化木质素分散液，然后与α-磷酸锆分散液混合后，依次超声、搅拌、离心过滤后，干燥得到季胺化木质素/α-磷酸锆；

(2)复合防腐涂料的制备

将季胺化木质素/α-磷酸锆、环氧树脂和环氧树脂固化剂在溶剂中混合均匀，得到防腐涂料。

步骤(1)中所述的木质素为碱木质素、高沸醇木质素、有机溶剂木质素、硫酸盐木质素和酶解木质素中的至少一种。

步骤(1)中所述的季胺化木质素的制备步骤为：

将木质素与氢氧化钠溶液混合均匀得到木质素碱溶液，然后加入3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液进行反应，反应完成后将反应液干燥得到季胺化的木质素。

季胺化木质素的制备中，所述氢氧化钠溶液的浓度为10～35wt.％，优选为20wt.％；所述木质素碱溶液的浓度为0.05～0.5g/mL，优选为0.15g/mL；所述3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液的浓度为25～80wt.％，优选为60wt.％；所述木质素与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的质量比为1：0.1～1:5，优选为1:0.85。