[发明专利]掺杂态聚苯胺-环氧-锌粉复合涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防腐涂料技术，尤其涉及一种掺杂态聚苯胺-环氧-锌粉复合涂料及其制备方法

背景技术

钢铁是应用最广的金属材料，被大量应用在港口，船舶，跨海大桥，钻井平台以及滨海电厂等海洋基础设施的建设中，应用历史悠久。经过长久的研究，针对海洋环境五个不同的腐蚀区带，已经形成一套对钢结构有效的保护措施：大气区采取涂层保护；全浸区采取涂层保护和阴极保护技术相结合的方法，新型复层包覆技术在浪溅区和潮差区采用能达到最好的保护效果。这其中涂层最容易失效，其保护性能的提高有利于延长整个体系的保护期限。环氧富锌底漆是重要的钢结构重防腐涂料，广泛应用在海洋环境中，目前人们不断致力于提高其长效保护性能，避免频繁翻修，节省防腐成本。

环氧富锌底漆是当前我国重防腐涂料体系中常用的底漆之一。它的防腐蚀作用是在腐蚀环境中通过腐蚀牺牲锌粉达到保护钢铁基体。环氧富锌底漆防腐蚀机理可归纳为两点：

其一，环氧富锌底漆起到电化学保护作用。由于锌比铁活泼，容易失去电子，在腐蚀前期过程中，锌粉和钢铁基材组成原电池，锌的电极电位比铁的电极电位负，锌为阳极（通常牺牲阳极），铁为阴极，电流由锌流向铁，钢铁基材便得到了阴极保护。因其锌粉对钢铁的电化学保护作用，又称电化学防锈漆。

其二，环氧富锌底漆找你锌腐蚀沉积物屏蔽保护。在腐蚀后期过程中，锌粉漆在应用过程中不断被腐蚀，锌粉间隙和钢铁表面沉积了腐蚀产物，即碱式碳酸锌，俗称“白锈”，其结构致密，且不导电，是难溶的稳定化合物，能够阻挡和屏蔽腐蚀介质的侵蚀，起到防蚀效果，因此也被誉为锌粉漆的“自修复”性。

聚苯胺是另一种常用的钢铁防腐涂料。聚苯胺具有原料廉价易得、合成工艺简单、导电性优良等众多优点而受到广泛关注，由于其具有导电性，而在金属防腐蚀、抗静电、电磁屏蔽、场效应晶体管等领域也具有广泛的应用，被认为最有实际应用前景的导电聚合物。现有聚苯胺型防腐涂料主要有两种：

（1）电化学聚合形成聚苯胺涂层。但这种防腐涂料使用不便，不适合现场施工和较大的金属部件的防腐；

（2）聚苯胺（采用现有化学氧化聚合法制得的本征态聚苯胺、质子酸溶液掺杂的还原型聚苯胺或氢氧化铵去掺杂的氧化型聚苯胺）与常规成膜物质（如环氧树脂、聚氨酯和聚丙烯酸树脂等）混合形成有机复合涂料。

然而上述的防腐涂料仍未满足人们在实际生产活动中的所期望达到的防腐效果。

发明内容

本发明的目的是，改进现有技术的不足，提供一种适应海洋环境的钢结构保护用的掺杂态聚苯胺-环氧-锌粉复合涂料及其制备方法。

为达到以上技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种掺杂态聚苯胺-环氧-锌粉复合涂料，其中，所述的掺杂态聚苯胺-环氧-锌粉复合涂料的主剂的组分及其质量百分含量如下：

掺杂态聚苯胺：5%～20%，

环氧树脂：5%～25%，

溶剂：10%～40%，

防沉剂：0%～4%，

锌粉：30%～75%；

所述掺杂态聚苯胺-环氧-锌粉复合涂料还包括固化剂，所述主剂和固化剂的质量比为10：10～10：3；

其中，所述掺杂态聚苯胺的制备方法步骤如下：

将苯胺和过硫酸铵分别溶于20mL浓度为1.0mol/L的酸溶液中，其中苯胺和过硫酸铵的摩尔质量比为0.2：0.25；然后将两份溶液迅速混合，充分搅拌后在20℃下静置反应24小时；将所得产物用去离子水和乙醇清洗至中性，分离、真空干燥后得到墨绿色的掺杂态聚苯胺。

具体地，所述制备掺杂态聚苯胺的酸溶液为无机酸或有机酸，所述无机酸为盐酸、硫酸、磷酸或硝酸，所述有机酸为醋酸、草酸或丙烯酸。

更优地，所述的掺杂态聚苯胺-环氧-锌粉复合涂料的主剂的组分及其质量百分含量如下：

掺杂态聚苯胺：10%～12%，

环氧树脂：12%～14%，

溶剂：20%～30%，

防沉剂：2%，

锌粉：45%～50%；

所述掺杂态聚苯胺-环氧-锌粉复合涂料还包括固化剂，所述主剂和固化剂的质量比为10：6。

进一步地，所述环氧树脂为中分子量双酚A型环氧树脂，为E-12、E-14、E-20或E-51。

所述溶剂为芳香烃、醇类、酮类或酯类的任意一种或其任意两种以上的组合；具体地，所述溶剂为二甲苯和正丁醇的混合溶剂，混合比例为3：1。