[发明专利]具有pH响应控制释放缓蚀剂的埃洛石/环氧复合涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料的制备方法领域，具体涉及一种具有pH响应控制释放缓蚀剂的埃洛石/环氧复合涂层的制备方法。

背景技术

埃洛石纳米管(HNTs)是一种价格低廉的天然纳米管，是双层1:1型铝硅酸盐，其分子式为Al₂SiO₅(OH)₄·nH₂O(n＝0或2)，具有典型结晶结构，常为多壁中空、两端开口管状结构，由内层铝氧八面体和外层的硅氧四面体晶格错位卷曲而成，其层间存在结晶水，耐高温，耐酸，绝缘，长度在1-2um，外径50nm左右，内径20-30nm。

埃洛石纳米管的用途很广泛，随着科技的发展，人们开始将埃洛石纳米管用于防腐涂层，主要制备过程为：将埃洛石纳米管分散到缓蚀剂苯并三氮唑(BTA)溶液中，形成悬浮液，然后离心，用水冲洗掉埃洛石纳米管表面吸附的缓蚀剂后，对埃洛石纳米管两端通过Cu²⁺与苯并三氮唑形成复合物来进行两端封堵，得到封装有缓蚀剂的埃洛石纳米管，然后将其分散于油性涂层里，即可得到防腐涂层。但此制备工艺中利用苯并三氮唑(BTA)和Cu²⁺形成复合物封装缓蚀剂于纳米材料的方法虽然简单，但HNTs容易发生团聚现象，不管是在溶剂中还是在涂料中，HNTs分散还不够理想，此外，由于防腐环氧涂层属于高温固化类涂层，在固化的过程中会释放CO₂，导致涂层出现缺陷(微孔)。腐蚀介质就会通过微孔，到达基材，降低涂层的耐腐蚀性能。

发明内容

本发明针对上述不足之处而提供的一种具有pH响应控制释放缓蚀剂的埃洛石/环氧复合涂层的制备方法，该制备方法主要利用埃洛石纳米管的空腔来负载缓蚀剂苯并三氮唑，在冲洗掉埃洛石纳米管表面吸附的缓蚀剂后，利用正硅酸乙酯水解，聚合形成薄膜包覆负载有缓蚀剂的纳米管,当加入盐酸时，氢离子可破坏包覆在埃洛石纳米管外的薄膜，使缓蚀剂逐渐的释放出来，从而达到控制释放的效果，缓蚀剂的释放速度可根据氢离子的浓度大小来控制。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有pH响应控制释放缓蚀剂的埃洛石/环氧复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)负载缓蚀剂：将HNTs与苯并三氮唑溶液以重量比为1:1-1.5混合，超声分散30min，得悬浮液，随后将悬浮液置于旋转蒸发仪内，在常温转速80r/min，0.1MPa条件下，抽真空2h，打开阀门保持常压2min；

(2)封装缓蚀剂：将蒸馏水和25％氨水加入到浓缩后的悬浮液中，然后再逐滴滴加正硅酸乙酯，常温反应12h后，再次逐滴加入正硅酸乙酯，反应12h；其中所添加蒸馏水、25％氨水和正硅酸乙酯的体积比为10:0.5-1:1；

(3)改性埃洛石纳米管：步骤(2)反应完毕后逐滴加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，常温反应24h，过滤，用去离子水洗涤，然后60℃干燥5h，得改性的埃洛石纳米管BTA@HNTs@TEOS-APTES；其中，HNTs和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的W/V为2-3g/mL；

(4)制备功能化涂层：将3wt％的改性埃洛石纳米管分散于环氧树脂中，超声分散30min，然后通过喷枪喷涂在处理后的钢片上，置于烘箱，120℃固化30min，接着180℃下固化30min，最后220℃下固化90min，制得功能化涂层。

本发明提供的一种具有pH响应控制释放缓蚀剂的埃洛石/环氧复合涂层的制备方法，具有以下几种有益效果：

(1)利用TEOS封装BTA于埃洛石纳米管中不仅可以通过pH响应来控制缓蚀剂的释放速度，而且提供了表面反应活性的位点。从而使得APTES改性条件可在温和的常温条件下混合而制得，且使得改性纳米材料在涂层中具有很好的分散性，从而可提高其涂层的热稳定性、耐腐蚀性、抗冲击性及韧性。

(2)制备过程简单，成本低，适用于工业化生产。

附图说明

图1为本发明样品的制备过程；

图2为BTA@HNTs@TEOS-APTES/epoxy断面中Si元素放大5000倍的SEM图；

图3为BTA@HNTs@TEOS-APTES/epoxy断面中N元素放大5000倍的SEM图；

图4为HNTs/epoxy断面中Si元素放大5000倍的SEM图；

图5为BTA@HNTs@TEOS-APTES/epoxy断面放大5000倍的SEM图；

图6为HNTs/epoxy断面放大5000倍的SEM图。