[发明专利]导电聚苯胺碳纳米管核壳杂化复合材料、制备方法及其应用

说明书

导电聚苯胺碳纳米管核壳杂化复合材料、制备方法及其应用，属于纳米抗静电防腐涂料的生产技术领域。将碳纳米管、苯胺、分散剂和水混合取得分散体系；在分散体系中加入有机酸，搅拌后滴加过硫酸铵水溶液，进行聚合反应，反应结束后过滤，取固相用乙醇、去离子水分别洗涤后进行真空干燥，经研磨、过筛，得导电聚苯胺碳纳米管核壳杂化复合材料。该复合材料容易分散于油性或水性环氧树脂中，并且极易与涂料基料混合，用于涂装的涂层就可以形成均匀持久的导电网络、力学性能相比不加杂化纳米材料的附着力、韧性以及冲击性能均有显著提升、防腐性能相比其它导静电剂具有独特的使金属表面钝化作用的电化学防腐效果。

技术领域

本发明属于纳米抗静电防腐涂料的生产技术领域。

背景技术

导静电涂料是以耐油性和耐腐蚀性能优异的环氧树脂为主要成膜剂，加入导电助剂、改性剂、颜料、填料、助剂、溶剂等，经先进工艺制备而成的耐油导静电双组分重防腐涂料。该涂料可应用于石油、化工、铁路、交通等行业贮油罐、输油管道、盛油槽车、油轮等贮油、输油设备的内外壁防腐防静电保护；煤气罐、水闸、地下管道等的防腐防静电保护；煤矿、航空、纺织、粮食等行业设备、设施的防腐防静电保护。为了满足要求，涂层需要具备防腐性能好、附着力强、抗冲击性优、抗渗透性好、耐湿热性优、耐水性好、耐油性能佳；涂层可以在天然气、煤气和在汽油、煤油、柴油、润滑油等油品中长期使用，导电性能强，导电性能稳定可靠，电阻率符合GB6950-2001石油罐导静电涂料技术指标。

为达到导静电技术指标，现有技术有采用添加纳米导电氧化锌（如中国专利文献CN103031035A）、导电云母（如中国专利文献201710961404 .0）、导电纤维（如中国专利文献CN105623490A ）、导电碳黑（如中国专利文献201810128179 .7）等导电材料，然而，上述导电材料在涂层材料基体中导电填料的体积分数达到一定的程度才能形成导电网络或通路后，才能达到防静电的效果。因此，现有技术制备的导静电涂料往往存在着涂层强度低、韧性差、涂层表面电阻不均匀、防静电效果在使用过程中不能持久、涂层由于致密性差要达到防腐效果需要的涂层厚等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明第一目的是提供一种可用于涂装的、导静电性好、防腐效果好的导电聚苯胺碳纳米管核壳杂化复合材料。

本发明导电聚苯胺碳纳米管核壳杂化复合材料的外层为聚苯胺，内层为碳纳米管。

本发明导电聚苯胺碳纳米管核壳杂化复合材料非常容易分散于油性或水性环氧树脂中，并且极易与涂料基料混合，用于涂装的涂层就可以形成均匀持久的导电网络、力学性能相比不加杂化纳米材料的附着力、韧性以及冲击性能均有显著提升、防腐性能相比其它导静电剂具有独特的使金属表面钝化作用的电化学防腐效果。

本发明第二目的是提出上述结构的导电聚苯胺碳纳米管核壳杂化复合材料的制备方法。

本发明制备方法包括以下步骤：

1）将碳纳米管、苯胺、分散剂和水混合后高速搅拌，取得分散体系；

2）在分散体系中加入有机酸，搅拌后在0～5℃条件下，滴加过硫酸铵水溶液，进行聚合反应；

3）聚合反应结束后过滤，取固相用乙醇、去离子水分别洗涤后进行真空干燥，再经研磨、过筛，得导电聚苯胺碳纳米管核壳杂化复合材料。

本发明利用功能化碳纳米管可以通过共价键、电子相互作用以及静电相互作用与苯胺相互作用，吸附在碳纳米管表面的苯胺，在酸性环境中进行氧化聚合反应，结果得到碳纳米管表面包覆聚苯胺核壳杂化复合材料。

本发明的特点与优点是：通过在碳纳米管表面引入聚苯胺，有效地避免了碳纳米管在涂料基体中聚集难题；形成的核壳杂化复合材料界面间形成的电子相互作用，可以提高聚苯胺的氧化还原活性，还可以有效地将聚苯胺的氧化还原活性拓展到中性与碱性；使用有机酸的掺杂，可以促进核壳杂化复合材料在涂料基体中的分散。