一种水性环氧树脂防腐涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料制备，具体为一种水性环氧树脂防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、金属腐蚀是指金属在环境介质作用下产生损耗与破坏的过程，金属腐蚀会逐渐导致材料失去原有性能，不仅会造成经济损失，甚至会引起严重的安全事故。

2、目前，金属防腐涂料多使用溶剂型环氧树脂涂料，但是溶剂型环氧涂料在生产和使用过程中会产生大量挥发性有机物(voc)，不仅会损害人体健康，更会对自然环境产生不利影响，不符合绿色环保的理念，水性环氧树脂涂料相比于溶剂型环氧树脂具有一些显著的优势，比如voc含量低、绿色环保、施工方便、易于清洗等，是未来环保涂料的一个重要分支。然而，水性环氧树脂涂料涂料也存在自身的缺陷，含有的亲水基团形成的极性通道加速了水的渗透，为腐蚀物质的渗透提供了通道，降低了涂层的抗腐蚀能力和耐用性。因此，提升环氧树脂涂料的防腐性能尤为重要。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水性环氧树脂防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

2、步骤(1)通过苯胺、吡咯共聚，制备空心介孔纳米微球；

3、以上过程中，苯胺和吡咯共聚单体进入triton?x-100胶束，由于其疏水性能不同而停留在胶束的不同位置。随后，加入氧化剂后，苯胺和吡咯在胶束-水界面处开始共聚，同时疏水性更强的吡咯迅速从胶束内部扩散进行共聚，从而形成聚苯胺-共聚吡咯空心结构；空心结构中具有介孔结构，平均孔径为2.7nm，空心结构和孔隙结构有利于提高缓蚀剂的负载量；此外，由于聚苯胺的存在，空心介孔纳米微球中存在丰富的氨基，而且聚苯胺-共聚吡咯能够有效抑制钢、铝和铜等金属的腐蚀速率，从而减缓腐蚀过程。

4、步骤(2)以乙酸锌二水合物为前驱体，3-氯丙基三乙氧基硅烷作为改性剂，制备改性氧化锌量子点；

5、以上过程中，以乙酸锌二水合物为前驱体通过共沉淀法生成了具有防腐蚀效果的氧化锌量子点，3-氯丙基三乙氧基硅烷作为改性剂与氧化锌量子点之间形成zn-o-si共价键，在氧化锌量子点表面引入氯丙基，得到了平均粒径为6nm的改性氧化锌量子点。

6、步骤(3)以田螺壳为原料，通过水解工艺得到田螺壳提取物；

7、以上过程中，通过水解法得到的田螺壳提取物中含有多种氨基酸，氨基酸分子可以通过羧基、氨基和侧链等官能团吸附在金属表面形成?；つ?，作为绿色生物质缓蚀剂对金属具有?；ぷ饔?。

8、步骤(4)将田螺壳提取物经真空负载在空心介孔纳米微球中，得到负载改性纳米微球；

9、以上过程中，田螺壳提取物可以进入到空心介孔纳米微球的空心结构和孔隙结构中，同时，田螺壳提取物中的羧基能够与空心介孔纳米微球中的氨基通过静电作用吸附，增加田螺壳提取物的负载量和负载强度。

10、步骤(5)以改性氧化锌量子点作为封孔材料，对负载改性纳米微球进行封孔处理，得到封孔纳米微球；

11、以上过程中，改性氧化锌量子点的尺寸足以密封住负载改性纳米微球的介孔孔隙，避免田螺壳提取物的泄露，同时，改性氧化锌量子点的氯丙基与负载改性纳米微球中的氨基反应，形成了连接点，提高了密封效果。

12、步骤(6)向去离子水中加入环氧树脂、封孔纳米微球、分散剂、水性固化剂、流平剂、消泡剂，得到水性环氧树脂防腐涂料。

13、优选地，所述步骤(1)中，所述空心介孔纳米微球的制备方法：将triton?x-100溶于超纯水中得到混合溶液，在冰水浴以及搅拌转速为200-400r/min的条件下，将苯胺、吡咯加入混合溶液中，继续搅拌，然后加入经过冰水浴预冷处理过的26.5-26.9wt％过硫酸铵水溶液，再在0-4℃下聚合10-12h，用去离子水洗涤产物，直到洗涤液变成无色，并在40-60℃真空下干燥20-30h，得到空心介孔纳米微球；其中，triton?x-100、超纯水、苯胺、吡咯、过硫酸铵水溶液的质量比(1-2):(1500-3000):(77.7-155.3):(56.2-112.4):(13.6-27.2)。

14、优选地，所述步骤(2)中，所述改性氧化锌量子点的制备方法：将乙酸锌二水合物与乙醇以(2.6-5.2):(60-150)的质量比混合，在70-90℃下以200-400r/min的转速搅拌直至固体全部溶解，当温度降至45-55℃时，加入1.5-2mol/l?koh的乙醇溶液，然后再缓慢加入3-氯丙基三乙氧基硅烷与去离子水的混合液，随后生成大量白色沉淀，离心，离心产物用乙醇洗涤，并在60-80℃干燥6-10h，得到改性氧化锌量子点。

15、优选地，所述步骤(2)中，所述3-氯丙基三乙氧基硅烷与去离子水的混合液中，3-氯丙基三乙氧基硅烷与去离子水的体积比为(0.1-0.2):(1-2.5)；乙酸锌二水合物、koh的乙醇溶液、3-氯丙基三乙氧基硅烷的用量比为(2.6-5.2)g:(10-20)ml:(0.2-0.4)ml。

16、优选地，所述步骤(3)中，所述田螺壳提取物的制备方法：将田螺壳用去离子水反复洗涤干净后粉碎得到田螺壳粉末；将田螺壳粉末与70％乙醇溶液按照(1-3):(50-100)的质量比混合，在50-70℃下以200-400r/min的转速搅拌120-180min，离心，将离心产物加入去离子水中混合至均匀得到悬浊液；向悬浊液中加入木瓜蛋白酶，在45-55℃下以200-400r/min的转速搅拌180-240min，升温至90-100℃并持续搅拌15-30min，得到混合液，其中，悬浊液与木瓜蛋白酶的用量比为(200-400)ml:(1.5-3.5)g；将混合液离心，所得上层清液在(-25)-(15)℃下冷冻干燥45-55h，得到田螺壳提取物。

17、优选地，所述步骤(4)中，所述负载改性纳米微球的制备方法：将田螺壳提取物与去离子水混合得到浓度为8-12mg/ml的田螺壳提取物分散液；向田螺壳提取物分散液中加入空心介孔纳米微球，在0.04-0.06mpa的真空条件下以200-400r/min的转速搅拌100-150min，然后循环回到大气压，重复真空搅拌处理2-4次，离心，得到负载改性纳米微球，其中，田螺壳提取物、空心介孔纳米微球的质量比为(3-5):(0.8-1.2)。

18、优选地，所述步骤(5)中，所述封孔纳米微球的制备方法：将负载改性纳米微球分散在二甲基亚砜中，并在室温下以200-400r/min的转速搅拌20-40min，然后加入改性氧化锌量子点的乙醇分散液，在氮气氛围中，在温度为55-70℃以及搅拌转速为150-300r/min的条件下反应10-14h，离心，离心产物依次经二甲基亚砜、甲醇洗涤，并在40-60℃下真空干燥10-16h，得到封孔纳米微球；其中，负载改性纳米微球、改性氧化锌量子点的质量比为(18-24):(3-8)。

19、优选地，所述步骤(6)中，所述水性环氧树脂防腐涂料的制备方法：向去离子水中加入环氧树脂30-50份、封孔纳米微球2-10份、分散剂0.5-2份，控制溶液的固液比为60-70％，在800-1000r/min高速搅拌均匀后，再加入水性固化剂60-110份、流平剂1-3份、消泡剂0.2-0.5份，继续搅拌至均匀，得到水性环氧树脂防腐涂料。

20、优选地，所述步骤(6)中，所述环氧树脂包括环氧树脂e-51份；分散剂包括分散剂9022；流平剂包括流平剂byk333；消泡剂包括消泡剂902w。

21、采用所述水性环氧树脂防腐涂料的制备方法制备得到的水性环氧树脂防腐涂料。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、1、本发明以聚苯胺、氧化锌量子点、田螺壳提取物协同作用，提升了涂料的防腐性能。

24、2、本发明中聚苯胺-共聚吡咯的空心结构和介孔结构有利于田螺壳提取物的吸附，通过改性氧化锌量子点进行高效封孔，实现了田螺壳提取物的缓释，缓释出的田螺壳提取物在金属表面形成?；つ?，使涂料表现出优异的自愈和防腐性能。