[发明专利]一种聚苯胺插层凹凸棒石防腐材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于防腐涂料添加剂制备技术领域，具体的说，是一种聚苯胺插层凹凸棒石防腐材料的制备方法。

背景技术

金属的防腐蚀问题一直是困扰金属开发利用的一个重要问题，其涉及到了国民经济的方方面面，每年腐蚀的钢铁量达到了钢铁产量的 1/3，且每年由于金属腐蚀问题所导致的经济损失达到了上千亿元，因此解决金属腐蚀问题是金属行业的重要课题。现今最常用的金属防腐蚀手段为涂覆防腐涂料，传统的防腐涂料基本以含重金属的防腐涂料和富锌防腐涂料为主，但这两种涂料存在一些缺点，重金属防腐涂料在使用过程中会释放有害的重金属而对环境产生污染；富锌涂料的原理为通过牺牲阳极锌来保护阴极的钢铁，而随着时间的推移，阳极的锌逐渐减少直至消失，导致阴极钢铁失去防腐效果，且会随着资源的枯竭，锌资源的匮乏，开发富锌防腐涂料已经不符合国家可持续发展的战略。

聚苯胺 (PANI)是一种具有灵活结构、环境稳定性好、合成方法简单、成本廉价的导电聚合物，并且由于其独特的氧化-还原可逆特性以及独特的质子酸掺杂机制等特性使其在导电材料、能源材料、防腐材料、防静电材料等方面有着巨大的应用价值，因而聚苯胺也成为了最具有应用前景的导电聚合物。自从 1986 年 Deberry 等人发现聚苯胺薄膜具有防腐性能以来，聚苯胺防腐已经吸引了越来越多的研究工作者开发利用。由于聚苯胺防腐涂料相比较更加环保且可持续利用，使聚苯胺已经成为防腐研究领域的一个重要方向。虽然聚苯胺性能优异，合成方法简单，成本较低并且环保等优点。但是其难以溶解、难以加工、机械性能差等特点限制了其在工业中的应用。

研究人员发现聚苯胺与无机材料的复合改性技术可以克服其加工性差的缺点，而由此形成的多种功能性复合材料也分别展现出了一些独特性能。插层聚合是制备高性能复合材料的有效方法之一，即将聚合物插层于层状结构的硅酸盐中。凹凸棒石是一种镁铝硅酸盐结晶水合物，具有独特的三维空间结构和纤维形态。它结构中的特征是Si-O四面体形成的长带，每一个单元尺寸在氧薄片交替侧形成规律的起伏Si-O结构形式。然而，这些复合材料仍或多或少存在一些不足，且制备工艺也普遍存在操作繁琐，成本高，易导致环境污染等缺陷。尤为重要的，目前仍较少有聚苯胺/无机复合材料能较好的满足防腐领域的应用需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种聚苯胺插层凹凸棒石防腐材料的制备方法，该方法简单易行，原料来源丰富、价格低廉，所得的防腐材料分散性良好，满足防腐领域的应用需求。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种聚苯胺插层凹凸棒石防腐材料的制备方法，包括以下步骤：

A1. 凹凸棒石的预处理：将凹凸棒石加到蒸馏水中分散，在40～80℃下经搅拌机以600～1000r/min的速度搅拌均匀，形成悬浮体系，静置24h以上，去除凹凸棒石中无膨润性的杂质，然后加入质子酸控制悬浮液pH值在1～3，进行质子活化作用，形成的悬浮液备用；

A2. 凹凸棒石的有机化处理：将有机活化剂溶在50～100份的蒸馏水中分散后缓慢滴加到备用的悬浮液中，搅拌4～6h，再离心分离1～2h，得到插层结构的有机活化凹凸棒石悬浮液，静置后，干燥，研磨后过800目筛，得到粒子大小在15～20μm的插层结构的有机活化凹凸棒石粉末；

A3. 将有机化改性的凹凸棒石和苯胺单体于酸性溶液中均匀混合形成分散液，再加入氧化剂进行氧化聚合反应，获得目标产物。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤A3是将改性凹凸棒石和苯胺单体加入酸性溶液，并充分混合形成分散液，再缓慢加入氧化剂，于温度为 -10℃～25℃的条件下反应 2h～12h，获得目标产物。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤A1中质子酸为盐酸、硫酸、磺基水杨酸、十二烷基苯磺酸和邻苯二甲酸中的任一种。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤A2中有机活化剂为高活性的季铵盐双子表面活性剂。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述高活性的季铵盐双子表面活性剂选自双[N，N-二甲基十二烷基(十八烷基)酰胺]乙基双氯/溴化铵、二(2-羟基-5-壬基苯基)甲烷-氧-二(2-羟丙基三羟乙基)氯/溴化铵、乙撑基[(十四酰胺丙基二甲基/十六酰胺丙基二甲基)氯/溴化铵]、乙撑基[(十六酰胺丙基二甲基/十八酰胺丙基二甲基)氯/溴化铵]中的至少一种。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤A3中所述酸性溶液选自包含有盐酸、硫酸、高氯酸，苯磺酸和水杨酸中的任意一种或两种以上物质的溶液