[发明专利]一种疏水改性纤维素基气凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种疏水改性纤维素基气凝胶及其制备方法和应用，涉及防腐材料技术领域。本发明提供的疏水改性纤维素基气凝胶具有多孔网络结构，包括疏水纤维素和负载在所述疏水纤维素网络结构中的缓蚀剂，所述疏水纤维素由乙基纤维素经硅烷偶联剂改性得到。将所述疏水改性纤维素基气凝胶应用到有机涂层中，当涂层处于完整状态时，气凝胶中的疏水纤维素能抑制水分子和其他侵蚀性离子在涂层中的扩散速率，提高涂层耐腐蚀性；当涂层发生破损时，气凝胶中的缓蚀剂能有效的释放从而抑制涂层破损裸露出的金属的腐蚀速率，使涂层具有主动防腐性能；且气凝胶中的纤维素为有机材料，与有机涂层具有良好的相容性；且所述疏水改性纤维素基气凝胶制备方法简单。

技术领域

本发明涉及防腐材料技术领域，特别涉及一种疏水改性纤维素基气凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

涂层在服役过程中由于受到环境要素(紫外线、热、氧气、湿气和离子等)和机械损害，可能导致涂层屏蔽性能的丧失，造成金属基材的腐蚀。具有主动防腐性能的涂层由于能够在涂层失效后依旧赋予其防护性能而得到了广泛的应用。这类涂层主要是把负载了小分子缓蚀剂的微/纳米容器直接或者在表面进行功能性聚合物修饰后添加到有机涂层中，使得在涂层破损后释放出缓蚀剂以抑制金属的腐蚀，其中，应用较多的微/纳米容器为碳纳米管和介孔二氧化硅等。虽然这些微/纳米容器材料能够提供较好的防腐性，但是其为无机材料，与有机涂层的相容性较差，尤其是在添加量较大时，会明显影响有机涂层的耐腐蚀性，且其制备工艺复杂而难以规模化应用。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种疏水改性纤维素基气凝胶及其制备方法和应用。本发明提供的疏水改性纤维素基气凝胶应用于有机涂层中，不仅能够赋予涂层主动防腐性能，提高涂层的耐腐蚀性，而且与有机涂层的相容性好，并且制备方法简单。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种疏水改性纤维素基气凝胶，所述疏水改性纤维素基气凝胶具有多孔网络结构；所述疏水改性纤维素基气凝胶包括疏水纤维素和负载在所述疏水纤维素网络结构中的缓蚀剂，所述疏水纤维素由乙基纤维素经硅烷偶联剂改性得到。

优选地，所述硅烷偶联剂包括全氟硅烷和/或碳原子数大于15的直链硅烷。

优选地，所述缓蚀剂包括油溶性缓蚀剂和/或水溶性缓蚀剂。

优选地，所述乙基纤维素与硅烷偶联剂的质量比为(10.0～15.0):(1.0～2.0)；所述疏水纤维素与缓蚀剂的质量比为1:0.5～1:1。

本发明提供了以上技术方案所述疏水改性纤维素基气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将硅烷偶联剂水解后与乙基纤维素进行缩合反应，得到疏水纤维素；

将所述疏水纤维素与缓蚀剂在醇-水溶剂中进行混合，将所得分散液进行冷冻干燥，得到疏水改性纤维素基气凝胶。

优选地，所述水解的方法包括以下步骤：

将硅烷偶联剂与乙醇和水混合，将所得混合液的pH值调节至3.0～5.0进行水解反应；所述水解反应的时间为0.3～1h。

优选地，所述缩合反应的温度为50～70℃，时间为7～10h。

优选地，所述醇-水溶剂为叔丁醇和水的混合溶剂，所述混合溶剂中水与叔丁醇的体积比为4:6～1:9；所述混合在搅拌条件下进行，所述混合的时间为2～10h。

本发明提供了以上技术方案所述疏水改性纤维素基气凝胶或以上技术方案所述制备方法制备得到的疏水改性纤维素基气凝胶在有机涂料中的应用；所述有机涂料的组分包括有机树脂。

优选地，所述有机树脂包括环氧树脂、聚酰亚胺树脂、醇酸树脂和丙烯酸树脂中的一种或几种；所述疏水改性纤维素基气凝胶的质量为有机树脂质量的3～10％。