[发明专利]钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料及其制备和应用，属于金属防腐涂层领域。

背景技术

金属腐蚀长久以来一直是工业生产中亟需解决的重大课题，因此研究和开发有效的腐蚀防护措施具有重要的意义。金属防护方法中最广泛使用的方法是在金属表面涂覆防腐涂料，由于成膜树脂只具有阻挡性能，涂料中通常加入防锈颜料如铬酸盐来提高涂料的防腐性能。当涂层发生破坏时，涂层中的铬酸盐能在金属表面形成钝化膜，抑制腐蚀的萌生。但铬酸盐具有致癌性，因此研发代替铬酸盐的填料，实现涂层的长效使用即自修复涂层成为亟需要实现的目标。

近年来随着对导电聚合物的深入研究，研究者们发现导电聚吡咯在氧化聚合的过程中，可掺杂进阴离子保持聚吡咯的电性中和。而当聚吡咯得电子发生还原反应时，可将掺杂的阴离子释放出来。利用聚吡咯的这种掺杂性质，可将聚吡咯作为金属缓释剂的载体，将掺杂后的聚吡咯作为填料加入涂料中。当涂层发生破坏，金属发生腐蚀失电子，聚吡咯作为阴极得电子释放出缓释剂，从而起到自修复的效果。同时，吡咯单体为非致癌物质，聚吡咯合成方便，稳定性好。因此，聚吡咯被认为是最有希望能代替铬酸盐的制备自修复涂层的材料之一。

目前，关于聚吡咯的自修复涂层已有报道。G.Paliwoda-Porebska等人研制了适用于铁基体的自修复涂层，将磷钼酸盐掺杂聚吡咯作为填料加入到有机涂层中。中国发明专利(公开号CN 103642365 A)报道了一种船用铝合金自修复涂层，以纳米二氧化硅为核，制备核壳结构的氟钛/锆酸根离子掺杂的聚吡咯，将制备的二氧化硅/聚吡咯复合颗粒作为填料加入到船用铝合金底漆中。但上述的聚吡咯填料制备工艺繁琐，有待开发一种制备工艺简单的聚吡咯自修复涂层。该自修复涂层适用于航天用铝合金2024的防护，聚吡咯自修复涂层在航天用铝合金上的应用还没有相关的文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂层的制备方法，该涂层制备工艺简单，可操作性强，具有良好的物理机械性能和涂层自修复性能，明显提高涂层的耐腐蚀性和服役寿命。

本发明的技术方案是：

一种钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料，该涂料由以下两组分构成：

组分一为聚吡咯/环氧树脂体系母液，按质量份数计，包括以下组分和含量：

钼酸盐掺杂聚吡咯8～20份，环氧树脂140～160份，防沉剂0.7～1份，消泡剂0.7～1份，流平剂0.7～1份，有机溶剂70～80份；

组分二为聚酰胺固化剂；

环氧树脂与聚酰胺固化剂的质量比为1:(0.8～1)。

所述的钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料，所用钼酸盐掺杂聚吡咯，即自修复组分占钼酸盐掺杂聚吡咯和环氧树脂涂料组成的聚吡咯-环氧树脂涂料体系质量的2～5％。

所述的钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料，钼酸盐掺杂聚吡咯中钼酸盐的掺杂量为3～12wt％(优选为5～10wt％)。

所述的钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料，所用钼酸盐为钼酸钠。

所述的钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料，环氧树脂为E-44双酚A型环氧树脂，聚酰胺固化剂为聚酰胺650。

所述的钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料，有机溶剂为二甲苯和正丁醇的混合溶剂，二甲苯和正丁醇的质量比为(5～7):(3～5)。

所述的钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料的制备方法，具体步骤如下：

(1)钼酸盐掺杂聚吡咯的制备：取4～8质量份掺杂剂钼酸钠与去离子水按1:(45～70)的质量比混合，并磁力搅拌形成掺杂剂的水溶液；保持整个反应体系温度在0～2℃，在氮气气氛下向反应体系中滴加1～3质量份的吡咯单体，之后将事先配制好的氧化剂过硫酸铵水溶液50～60质量份逐滴滴入；磁力搅拌聚合5～6小时后，停止反应，将所得产物过滤，滤饼用去离子水洗涤干净；产物在50～70℃的真空干燥箱烘干5～10小时后，得到黑色的钼酸钠掺杂聚吡咯，其粒度范围为50nm～100nm；

(2)聚吡咯/环氧树脂体系母液的制备：取8～20质量份制备的钼酸盐掺杂聚吡咯，用玛瑙研钵研磨至粉体，加入70～80质量份有机溶剂在超声波分散仪里分散均匀；分别取防沉剂、消泡剂、流平剂各0.7～1质量份，加入到上述步骤配制的聚吡咯分散溶液中，在磁力搅拌器上搅拌5～15分钟；然后加入环氧树脂140～160质量份，在高速球磨机里均匀混合，使环氧树脂被有机溶剂稀释，形成分散均匀的聚吡咯/环氧树脂体系母液；