[发明专利]一种防腐环氧涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及涂料技术领域，具体公开了一种防腐环氧涂料及其制备方法和应用。该防腐环氧涂料包括环氧树脂、及双配体金属有机骨架材料，所述双配体金属有机骨架中的有机配体包括苯并咪唑和2‑甲基苯并咪唑。防腐环氧涂料在基体上固化形成涂层，由于双配体金属有机骨架材料具有超疏水的结构，故在水溶液中不会轻易崩塌，使涂层的耐久性和稳定性均能得到提高，使涂层足以适应南海“高盐高湿高热”的腐蚀环境；所述双配体金属有机骨架材料与环氧树脂间会产生强相互作用；若涂层长期浸泡在腐蚀介质中，作为无机填料的双配体金属有机骨架材料仍有可能降解，但骨架崩塌后释放出的苯并咪唑、2‑甲基苯并咪唑仍有可能延缓腐蚀区域扩张。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种防腐环氧涂料及其制备方法和应用。

背景技术

表面涂层技术是在四大腐蚀防护技术之一，表面涂层技术由于制备方法简单，成本低廉，便于大规模使用而备受青睐。当前，汽车工业和船舶工业广泛采用环氧树脂作为底漆保护复杂金属结构。然而，在实际服役时，尤其是我国南海“高盐，高湿，高热”的腐蚀环境下，环氧树脂的防腐性很难到理想效果，严峻的腐蚀问题导致金属制品服役寿命大大缩短。导致以上问题的原因有如下两点：(1)固化过程引入涂层缺陷，环氧树脂在交联固化的过程中会导致溶剂挥发，在涂层内留下大小不一的囊泡状微孔，此外，当溶剂挥发后，由于高分子链段之间的相互作用，树脂会发生收缩，从而形成微米级的裂纹；(2)环氧树脂对腐蚀介质的屏蔽作用差，水、氧气、氯离子等腐蚀介质很容易从上述涂层缺陷渗透到金属表面，随着局部腐蚀反应进行，涂层与金属粘附力下降。

为解决上述问题，通常的做法是在涂层中掺杂某些无机填料，制成有机-无机复合材料以增强涂层的完整性。然而，考虑到南海海区的腐蚀环境，填料应满足以下几点要求：(1)填料应具备晶体结构和相对集中的粒径分布，SiO₂能明显提升树脂力学性能，但其等无定形不利于填料分散到树脂内的空腔内；(2)填料应对腐蚀介质有一定的屏障作用，或能延长腐蚀介质的扩散路径，以石墨烯为首的二维材料具备优异的疏水性和屏蔽性能，但其优异的导电性可能加速金属的电化学腐蚀；(3)填料应具备有机-无机杂化结构，以沸石为首的分子筛应因具备多孔结构故能带来一定的防腐性能，但其与环氧树脂间仅有范德华力，相界面稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种防腐环氧涂料及其制备方法和应用，以双配体金属有机骨架为填料，有效提升了涂料的防腐性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种防腐环氧涂料，包括环氧树脂、及双配体金属有机骨架材料，所述双配体金属有机骨架中的有机配体包括苯并咪唑和2-甲基苯并咪唑。

本发明的双配体金属有机骨架材料以苯并咪唑和2-甲基苯并咪唑为配体，具有超疏水的结构，水稳定性、热稳定性和化学稳定性进一步提高，有利于增强双配体金属有机骨架材料与环氧树脂之间的界面稳定性；所述双配体金属有机骨架材料所含的苯环基团很容易与环氧树脂中的苯环基团产生π-π堆积等相互作用，进一步提升有机-无机相界面的稳定性；双配体金属有机骨架为填料，使涂料具有优异的防腐性。

优选的，所述双配体金属有机骨架中的金属元素为过渡金属元素。

进一步优选的，所述过渡金属包括锌、钴中的至少一种。

优选的，所述双配体金属有机骨架材料与环氧树脂的重量比为(0.01～0.5):10。

进一步优选的，所述双配体金属有机骨架材料与环氧树脂的重量比为(0.01～0.1):10。

优选的，所述环氧树脂包括环氧树脂E-42、环氧树脂E-44、环氧树脂E-51中的至少一种。

优选的，所述防腐环氧涂料还包括固化剂，所述环氧树脂与固化剂的重量比为(3～5):1。