本發(fā)明屬于防腐涂料，尤其涉及一種防腐顏料及涂料制備方法，具體為一種玄武巖鱗片基聚苯胺材料及其防腐涂料制備方法。

背景技術(shù)：

1、全球每年因?yàn)榻饘俑g造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2萬億美元，腐蝕導(dǎo)致的報(bào)廢的鋼制品總量相當(dāng)于鋼鐵產(chǎn)量的三分之一，2014年我國(guó)腐蝕成本為2.1萬億元，造成我國(guó)直接經(jīng)濟(jì)損失占gdp的3.34％，腐蝕除了造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失外，還會(huì)造成大量的重大事故，因而，金屬防腐已經(jīng)成為我國(guó)重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重中之重。

2、所有的金屬防腐方案中，在金屬表面涂覆一層保護(hù)涂層是最經(jīng)濟(jì)和最有效的方案，防腐性能中除了成膜樹脂外，防銹顏填料直接決定了防腐性能。鋅粉是防腐領(lǐng)域所公知的優(yōu)異的防銹顏料，但是受制于鋅礦資源的限制，該類防腐涂料的發(fā)展前景不容樂觀，近年來一種新型聚苯胺材料的防腐性能，逐漸得到了該領(lǐng)域的普遍關(guān)注。梅敬松(海工結(jié)構(gòu)中聚苯胺防腐涂層研究及應(yīng)用進(jìn)展，江西建材，2022，2，4-5)報(bào)道了聚苯胺防腐機(jī)理，提到了聚苯胺的屏蔽作用、金屬鈍化以及陽(yáng)極保護(hù)三種防腐機(jī)理，認(rèn)為聚苯胺防銹顏料制備的涂料的防腐性能是鋅類的3-10倍。涂層防腐性能除了防銹顏料對(duì)金屬防銹保護(hù)外，涂層的優(yōu)異的阻隔性能對(duì)于防腐性能也非常重要。傳統(tǒng)的阻隔性顏料主要為鱗片狀結(jié)構(gòu)的材料，其多層片狀結(jié)構(gòu)，可以在涂層中形成一種“迷宮”效應(yīng)，把涂層切割成許多的小空間，從而延緩了腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散和浸入漆膜的路徑，從而提高防腐性能，不同于防銹顏料的化學(xué)作用，阻隔性材料屬于一種物理屏蔽作用，目前，阻隔性顏料大多為鱗片狀填料，包括云母氧化鐵、玻璃鱗片、玄武巖鱗片以及絹云母鱗片等。

3、發(fā)明專利91111830.6報(bào)道了一種玻璃鱗片防腐蝕涂料的制備方法，其涂料是由環(huán)氧樹脂、玻璃鱗片、鈦酸酯偶聯(lián)劑以及改性胺固化劑等組成構(gòu)成。這些玻璃鱗片防腐蝕涂料不具有防銹功能，對(duì)鋼鐵無鈍化作用，需要配合鋅鉻黃等鉻酸鹽顏料、紅丹等含鉛顏料或者鋅粉防銹顏料，才能達(dá)到理想的防腐效果。因而在施工時(shí)需要在鋼構(gòu)或其它金屬基材表面首先涂裝一層防腐底漆，再涂覆該玻璃鱗片防腐蝕中間漆涂層，該類防腐涂料存在以下幾個(gè)缺陷：第一是玻璃鱗片無法與成膜樹脂形成一個(gè)很好的界面層，兩者相容性較差；第二是防腐底漆的施工增加了施工成本，而且會(huì)延長(zhǎng)工期；第三是玻璃鱗片防腐蝕涂料與底漆之間的附著力較差，漆膜之間會(huì)發(fā)生脫層，嚴(yán)重影響防腐涂料對(duì)金屬基材的保護(hù)性能。為了解決防腐底漆增加成本的問題，發(fā)明專利201810324667.5報(bào)道了一種含聚苯胺的玻璃鱗片的底面合一防腐涂料，其核心技術(shù)是將本征態(tài)聚苯胺加入到了環(huán)氧樹脂、玻璃鱗片以及多種助劑和填料中，利用了聚苯胺特殊的陽(yáng)極保護(hù)防腐蝕機(jī)理，使金屬表面鈍化，形成一層致密的金屬氧化物膜，可以有效提高防腐性能，即減少了底漆涂裝，縮短了工期，又降低了維護(hù)成本。倪楠楠等人(涂料工業(yè)，2010,40,11：19-23)通過原位聚合制備了聚苯胺包覆的玻璃鱗片復(fù)合物，利用聚苯胺改善了玻璃鱗片與成膜樹脂相容性差的缺陷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)制備的防腐涂料可以耐鹽水500h。

4、相較于玻璃鱗片，玄武巖鱗片含有更高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氧化鋁、氧化鐵以及二氧化鈦組分，因而，具有更加優(yōu)異的耐酸堿性、耐候性，在更加惡劣的環(huán)境中具有較好的耐化學(xué)性能。王玉玉等人(中國(guó)涂料，2022，37(1)：27-32)報(bào)道了苯胺三聚體修飾玄武巖鱗片環(huán)氧涂層防腐性能的電化學(xué)研究，核心技術(shù)是首先制備出苯胺三聚體，然后對(duì)玄武巖鱗片進(jìn)行改性，制備了苯胺三聚體修飾玄武巖鱗片，然后，以環(huán)氧樹脂為成膜樹脂制備了環(huán)氧防腐涂料，發(fā)現(xiàn)當(dāng)改性玄武巖鱗片的添加量為10％時(shí)，涂層的防腐效率為96.58％，具有較好的防腐效果。然而，苯胺三聚體的成本極高，而且合成工藝復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)目前存在的問題，本發(fā)明提供一種低成本、防腐性能優(yōu)異的新型結(jié)構(gòu)的玄武巖鱗片基聚苯胺材料及其防腐涂料制備方法。本發(fā)明提供的聚苯胺材料中首先使用了玄武巖鱗片，提高了聚苯胺材料的阻隔性能，提高了防腐性能，而且更為重要的是聚苯胺在初期無法形成致密氧化防護(hù)層的期間，玄武巖鱗片可以起到防護(hù)性能作用，更加有效地提高了聚苯胺材料的防腐性能；第二是本發(fā)明的聚苯胺材料中使用了單寧酸、植酸作為摻雜劑摻雜聚苯胺，單寧酸以及植酸可以與鐵銹形成螯合物，即使鋼構(gòu)表面無法得到有效的除銹，也可以具有優(yōu)異的附著力，保證優(yōu)異的防腐性能；第三是通過將苯胺接枝到玄武巖鱗片上，可以將玄武巖鱗片通過化學(xué)方式接入到聚苯胺主鏈結(jié)構(gòu)中，不同于傳統(tǒng)的玄武巖鱗片物理共混在防腐體系中，更好地起到了防腐阻隔性能作用。

2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：玄武巖鱗片基聚苯胺材料，所述材料通過將苯胺、苯胺接枝改性玄武巖鱗片和氧化劑反應(yīng)得到。

3、本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置為：所述材料中還包括單寧酸和植酸，單寧酸和植酸的質(zhì)量比為3:1。

4、本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置為：按質(zhì)量份計(jì)，所述苯胺為60～100份。

5、本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置為：按質(zhì)量份計(jì)，所述苯胺接枝改性玄武巖鱗片為2～5份。

6、本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置為：按質(zhì)量份計(jì)，所述氧化劑為294～858份。

7、本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置為：所述氧化劑為硫酸銨、過氧化氫、過硫酸鉀、過氧化苯甲酰、三氯化鐵、重鉻酸鉀和高錳酸鉀一種或兩種以上的混合物。

8、玄武巖鱗片基聚苯胺材料的制備方法，包括將苯胺、苯胺接枝改性玄武巖鱗片和氧化劑進(jìn)行反應(yīng)的過程。

9、玄武巖鱗片基聚苯胺材料的制備方法：

10、第一步、苯胺鹽水溶液制備：將新蒸餾的6-10g苯胺350-600ml去離子水中，室溫?cái)嚢?小時(shí)，得到苯胺鹽水溶液；

11、第二步、氧化劑水溶液制備：室溫下，將29.4-85.8g氧化劑加入到130-860ml脫鹽水中，攪拌制備成氧化劑水溶液，將氧化劑的水溶液預(yù)冷到0～10℃；

12、第三步、將150ml第二步得到的氧化劑溶液，以10-15ml/min的速度滴加到0.2-0.5g苯胺接枝改性玄武巖鱗片和450-550ml第二步得到的苯胺鹽溶液中，溫度控制在-10～20℃，全部滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)4～24小時(shí)；

13、第四步、將第三步得到的反應(yīng)液，用真空泵進(jìn)行抽濾，反復(fù)用脫鹽水洗滌濾餅至ph＝6-8，將得到的粉末，真空下，50～100℃干燥5～24小時(shí)后，篩分，得到墨綠色50～800目玄武巖鱗片基聚苯胺材料。

14、本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置為：摻雜酸水溶液制備：將單寧酸、植酸按一定的比例加入到脫鹽水中，單寧酸和植酸的質(zhì)量比3:1，攪拌制備成質(zhì)量濃度為5～25％的水溶液，將18-60g摻雜酸水溶液與第一步得到的苯胺鹽水溶液混合。

15、本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置為：所述苯胺接枝改性玄武巖鱗片按以下方法制備而成：將苯胺甲基三乙氧基硅烷加入到無水乙醇和脫鹽水中，室溫?cái)嚢枋沟帽桨芳谆已趸柰樗?；再向該溶液中加入玄武巖鱗片繼續(xù)攪拌反應(yīng)；將得到的產(chǎn)物過濾，濾餅用無水乙醇洗滌三次，在真空環(huán)境中干燥，得到苯胺接枝改性的玄武巖鱗片。

16、玄武巖鱗片基聚苯胺材料在制備防腐涂料中的用途。

17、玄武巖鱗片基聚苯胺防腐涂料：包括權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的玄武巖鱗片基聚苯胺材料、環(huán)氧樹脂、填料、助劑和有機(jī)溶劑。

18、本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)置為：以重量份計(jì)，包括：

19、

20、

21、所述環(huán)氧樹脂為e51、e44、e21和e12中的一種或兩種以上混合物；

22、所述滲透劑為甲醇、異丙醇、正丁醇中的一種或兩種以上混合物；

23、所述填料為沉淀硫酸鋇、碳酸鈣及滑石粉中的一種或兩種以上混合物；

24、所述流平劑為byk-306、byk-358n、byk-380n、byk-320、byk-333、byk-310、中的一種或兩種以上混合物；

25、所述分散劑為anti-terra-203、anti-terra-203sg、anti-terra-204、anti-terra-205、anti-terra-250、anti-terra-u80中的一種或兩種以上混合物；

26、所述消泡劑為byk-054、byk-054t、byk-055、byk-057、byk-070、byk-072、byk-077、byk-081、byk-088中的一種或兩種以上混合物；

27、所述流變助劑為byk-go?8730、bentolite-l3、bentolite-l?10、ceratix?8563、ceratix?8566、claytone-34、claytone-40、claytone-apa、claytone-hy中的一種或兩種以上混合物；

28、所述有機(jī)溶劑包括甲苯、二甲苯、醋酸乙酯中的一種或多種混合物。

29、玄武巖鱗片基聚苯胺防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：

30、步驟一、將環(huán)氧樹脂、有機(jī)溶劑、玄武巖鱗片基聚苯胺、填料、滲透劑、分散劑和流平劑投入到高速分散機(jī)中，以800-1200pm的轉(zhuǎn)速攪拌20-50min；

31、步驟二、將分散均勻后的物料泵入到砂磨機(jī)中，加入流變助劑和消泡劑，研磨3-5小時(shí)，至物料粒徑70μm以下，制得玄武巖鱗片基聚苯胺防腐涂料。

32、本發(fā)明的有益效果是：

33、本發(fā)明通過苯胺接枝改性玄武巖鱗片技術(shù)，將玄武巖鱗片首次引入到了聚苯胺高分子材料主鏈結(jié)構(gòu)中，解決了傳統(tǒng)物理方法添加玄武巖鱗片導(dǎo)致的防腐性能不佳的問題，大大提高了防腐性能，防腐性能高達(dá)8000小時(shí)；單寧酸以及植酸這兩種具有銹轉(zhuǎn)化功能的組分作為摻雜劑組分引入到了聚苯胺主鏈結(jié)構(gòu)中，大大提高了傳統(tǒng)帶銹涂裝引起的防腐性能差的問題；玄武巖鱗片進(jìn)入到了主鏈結(jié)構(gòu)中，大大提高了該防腐涂料的耐酸、耐堿性能，與傳統(tǒng)的富鋅防腐涂料相比，耐酸性和耐堿性提高了80％。