CN112063263A - 一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料及其制法 - Google Patents

一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及环氧树脂材料技术领域，且公开了一种超疏水型rGO‑Ag‑改性环氧树脂的防腐涂料，包括以下配方原料：改性氧化石墨烯、聚苯胺包覆Ag、纳米SiO2‑环氧树脂复合材料、固化剂、分散剂。该一种超疏水型rGO‑Ag‑改性环氧树脂的防腐涂料，改性纳米SiO2在环氧树脂涂层表面形成微纳米乳突结构，增大了涂层与水的接触角，降低了滚动角，使环氧树脂涂层表现出良好的超疏水性能，十七氟癸基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯，改善了氧化石墨烯与环氧树脂的相容性，氧化石墨烯填充进环氧树脂内部的孔隙中，提高了环氧树脂的阻隔性能，降低了腐蚀介质的渗透速率，聚苯胺包覆纳米银，降低了金属的腐蚀电流，增强了涂料的防电化学腐蚀和抗生物腐蚀性能。

Description

一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料及其制法
技术领域
本发明涉及环氧树脂材料技术领域，具体为一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料及其制法。
背景技术
金属腐蚀是由于在周围介质的化学或电化学作用下，以及物理或生物学因素的共同作用下对金属产生破坏，金属腐蚀可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀，金属在干燥的气体和非电解质溶液中发生化学作用所引起的腐蚀叫作化学腐蚀，化学腐蚀的产物存在于金属的表面，腐蚀过程中没有电流产生，电化学腐蚀是指金属与电解质溶液问产生电化学作用而引起的破坏，其特点是在腐蚀过程中有电流产生，在水分子作用下，电解质溶液中金属本身呈离子化，当金属离子与水分子的结合能力大于金属离子与其电子的结合力时，上部分金属离子就从金属表面跑到电解液中，形成了电化学腐蚀。
环氧树脂是分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物，是一种热固性树脂，其环氧基具有良好的化学活性，含有活泼氢的化合物可以使其开环，固化交联生成网状结构，环氧树脂的主要品种有耐高温胶、导电胶、密封胶、土木建筑胶等，广泛应用于土木建筑、电子电器、航天航空等领域，但是目前的环氧树脂材料防腐性能较差，通常是加入防腐材料改性环氧树脂，但是防腐材料如石墨烯、无机锌、银等材料，但是这些无机材料在环氧树脂中的分散性和相容性很差，容易团聚和结块，降低了的环氧树脂阻隔水分子和氧气的性能，影响了环氧树脂的防腐新能，使材料受到腐蚀。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料及其制法，解决了环氧树脂防腐性能不高的问题，同时解决了无机材料在环氧树脂中的分散性和相容性较差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，包括以下按重量份数计的配方原料：3-6份改性氧化石墨烯、15-22份聚苯胺包覆Ag、67-80份纳米SiO2-环氧树脂复合材料、1-3份固化剂、1-2份分散剂。
优选的，所述固化剂为N-十二烷基琥珀酸酐。
优选的，所述分散剂为BYK-163。
优选的，所述纳米SiO2-环氧树脂复合材料制备方法可以以下步骤：
(1)向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为8-12:1的纳米SiO2和硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在40-50℃下进行超声分散处理1-2h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75-85℃，匀速搅拌2-3h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性纳米SiO2。
(2)向反应瓶中加入双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，加热至125-135℃，匀速搅拌并缓慢滴加羟基封端聚二甲基硅氧烷，匀速搅拌反应6-10h，将温度降至80-90℃，向溶液中加入改性纳米SiO2，匀速搅拌5-8h，制备得到纳米SiO2-环氧树脂复合材料。
优选的，所述双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二月桂酸二丁基锡、羟基封端聚二甲基硅氧烷和改性纳米SiO2，五者质量比为80-110:40-45:1:65-75:60-90。
优选的，所述油浴锅包括锅体，锅体顶部的右侧设置有操作台，锅体的顶部且位于操作台的左侧开设有浴槽，浴槽的内底壁固定连接有加热环，浴槽的内部固定连接有隔板，隔板的顶部开设有偶通孔，浴槽的开口处放置有盖板，操作台的正面设置显示器和主开关，操作台设置为斜面，盖板顶部固定安装有把手，其全体采用不锈钢制成。
优选的，所述改性氧化石墨烯制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入乙醇溶剂、氧化石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在40-50℃下进行超声分散处理1-3h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75-85℃，匀速搅拌反应10-15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性氧化石墨烯。
优选的，所述氧化石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷，质量比为18-25:1。
优选的，所述聚苯胺包覆Ag制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入物质的量浓度为0.1-0.15mol/L的盐酸溶液，再加入单质纳米银和苯胺，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1-2h，将反应瓶置于低温冷却仪中，在-5-0℃下，匀速搅拌溶液并加入引发剂过硫酸钾，反应8-12h，然后静置2-3h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物直至中性，并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆纳米Ag。
优选的，所述单质纳米银、苯胺和过硫酸钾的物质的量摩尔比为0.2-0.4:1.1-1.3:1。
优选的，所述超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂、67-80份纳米SiO2-环氧树脂复合材料、3-6份改性氧化石墨烯、15-22份聚苯胺包覆Ag和1-2份分散剂BYK-163，控制溶液的固液比为75-90％，将反应瓶置于超声分散仪中，在60-80℃进行超声分散处理1-2h，再加入1-3份固化剂N-十二烷基琥珀酸酐，匀速搅拌4-6h，制备得到超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，使用疏水性的长烷基链硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷接枝改性纳米SiO2，纳米SiO2在环氧树脂涂层表面形成微纳米乳突结构，增大了涂层与水的接触角，降低了滚动角，使环氧树脂涂层表现出良好的超疏水性能，减少了水分子在涂层表面的附着，抑制了腐蚀过程。
该一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，使用疏水性极强的硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯，不仅改善了氧化石墨烯与环氧树脂的相容性，同时氧化石墨烯填充进环氧树脂内部的孔隙中，形成微观的曲折路径，提高了环氧树脂的阻隔性能，抑制了水分子和氧气的渗透，降低了腐蚀介质的渗透速率，从而增强了环氧树脂涂层的防腐性能。
该一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，使用原位聚合法在纳米银表面形成聚苯胺，聚苯胺具有良好的防腐蚀性能，降低了金属的腐蚀电流，并且聚苯胺与氧气发生氧化反应，抑制了氧气的渗透，从而大幅增强了环氧树脂的防腐蚀性能，聚苯胺的亚氨基与环氧树脂的醚键形成氢键，使聚苯胺与环氧树脂混溶，增强了纳米银在环氧树脂中的相容性和分散性，纳米银具有优异的灭菌和抗微生物的作用，使环氧树脂涂层具有良好的抗生物腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明连接结构主视图；
图2为本发明连接结构剖视图；
图3为本发明连接结构俯视图；
图4为本发明连接结构隔板示意图。
图中：1-锅体、2-操作台、3-浴槽、4-加热环、5-隔板、6-通孔、7-盖板。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，包括以下按重量份数计的配方原料：3-6份改性氧化石墨烯、15-22份聚苯胺包覆Ag、67-80份纳米SiO2-环氧树脂复合材料、1-3份固化剂、1-2份分散剂，固化剂为N-十二烷基琥珀酸酐，优选的，所述分散剂为BYK-163。
纳米SiO2-环氧树脂复合材料制备方法可以以下步骤：
(1)向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为8-12:1的纳米SiO2和硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在40-50℃下进行超声分散处理1-2h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75-85℃，匀速搅拌2-3h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性纳米SiO2。
(2)向反应瓶中加入双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括锅体，锅体顶部的右侧设置有操作台，锅体的顶部且位于操作台的左侧开设有浴槽，浴槽的内底壁固定连接有加热环，浴槽的内部固定连接有隔板，隔板的顶部开设有偶通孔，浴槽的开口处放置有盖板，操作台的正面设置显示器和主开关，操作台设置为斜面，盖板顶部固定安装有把手，其全体采用不锈钢制成，加热至125-135℃，匀速搅拌并缓慢滴加羟基封端聚二甲基硅氧烷，匀速搅拌反应6-10h，将温度降至80-90℃，向溶液中加入改性纳米SiO2，其中双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二月桂酸二丁基锡、羟基封端聚二甲基硅氧烷和改性纳米SiO2，五者质量比为80-110:40-45:1:65-75:60-90，匀速搅拌5-8h，制备得到纳米SiO2-环氧树脂复合材料。
改性氧化石墨烯制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为18-25:1的氧化石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在40-50℃下进行超声分散处理1-3h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75-85℃，匀速搅拌反应10-15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性氧化石墨烯。
聚苯胺包覆Ag制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入物质的量浓度为0.1-0.15mol/L的盐酸溶液，再加入单质纳米银和苯胺，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1-2h，将反应瓶置于低温冷却仪中，在-5-0℃下，匀速搅拌溶液并加入引发剂过硫酸钾，其中单质纳米银、苯胺和过硫酸钾的物质的量摩尔比为0.2-0.4:1.1-1.3:1，反应8-12h，然后静置2-3h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物直至中性，并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆纳米Ag。
超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料
(1)向反应瓶中加入甲苯溶剂、67-80份纳米SiO2-环氧树脂复合材料、3-6份改性氧化石墨烯、15-22份聚苯胺包覆Ag和1-2份分散剂BYK-163，控制溶液的固液比为75-90％，将反应瓶置于超声分散仪中，在60-80℃进行超声分散处理1-2h，再加入1-3份固化剂N-十二烷基琥珀酸酐，匀速搅拌4-6h，制备得到超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料。
实施例1
(1)制备改性纳米SiO2组分1：向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为8:1的纳米SiO2和硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在40℃下进行超声分散处理1h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75℃，匀速搅拌2h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性纳米SiO2组分1。
(2)制备纳米SiO2-环氧树脂复合材料1：向反应瓶中加入双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括锅体，锅体顶部的右侧设置有操作台，锅体的顶部且位于操作台的左侧开设有浴槽，浴槽的内底壁固定连接有加热环，浴槽的内部固定连接有隔板，隔板的顶部开设有偶通孔，浴槽的开口处放置有盖板，操作台的正面设置显示器和主开关，操作台设置为斜面，盖板顶部固定安装有把手，其全体采用不锈钢制成，加热至125℃，匀速搅拌并缓慢滴加羟基封端聚二甲基硅氧烷，匀速搅拌反应6h，将温度降至80℃，向溶液中加入改性纳米SiO2组分1，其中双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二月桂酸二丁基锡、羟基封端聚二甲基硅氧烷和改性纳米SiO2，五者质量比为80:40:1:65:60，匀速搅拌5h，制备得到纳米SiO2-环氧树脂复合材料1。
(3)制备改性氧化石墨烯组分1：向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为18:1的氧化石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在40℃下进行超声分散处理1h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75℃，匀速搅拌反应10h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性氧化石墨烯组分1。
(4)制备聚苯胺包覆纳米Ag组分1：向反应瓶中加入物质的量浓度为0.1mol/L的盐酸溶液，再加入单质纳米银和苯胺，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1h，将反应瓶置于低温冷却仪中，在0℃下，匀速搅拌溶液并加入引发剂过硫酸钾，其中单质纳米银、苯胺和过硫酸钾的物质的量摩尔比为0.2:1.1:1，反应8h，然后静置2h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物直至中性，并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆纳米Ag组分1。
(5)制备超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料1：向反应瓶中加入甲苯溶剂、80份纳米SiO2-环氧树脂复合材料1、3份改性氧化石墨烯组分1、15份聚苯胺包覆Ag组分1和1份分散剂BYK-163，控制溶液的固液比为75％，将反应瓶置于超声分散仪中，在60℃进行超声分散处理1h，再加入1份固化剂N-十二烷基琥珀酸酐，匀速搅拌4h，制备得到超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料1。
实施例2
(1)制备改性纳米SiO2组分2：向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为8:1的纳米SiO2和硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在50℃下进行超声分散处理1h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75℃，匀速搅拌2h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性纳米SiO2组分2。
(2)制备纳米SiO2-环氧树脂复合材料2：向反应瓶中加入双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括锅体，锅体顶部的右侧设置有操作台，锅体的顶部且位于操作台的左侧开设有浴槽，浴槽的内底壁固定连接有加热环，浴槽的内部固定连接有隔板，隔板的顶部开设有偶通孔，浴槽的开口处放置有盖板，操作台的正面设置显示器和主开关，操作台设置为斜面，盖板顶部固定安装有把手，其全体采用不锈钢制成，加热至125℃，匀速搅拌并缓慢滴加羟基封端聚二甲基硅氧烷，匀速搅拌反应6h，将温度降至90℃，向溶液中加入改性纳米SiO2组分2，其中双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二月桂酸二丁基锡、羟基封端聚二甲基硅氧烷和改性纳米SiO2，五者质量比为110:40:1:65:60，匀速搅拌5h，制备得到纳米SiO2-环氧树脂复合材料2。
(3)制备改性氧化石墨烯组分2：向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为25:1的氧化石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在50℃下进行超声分散处理3h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75℃，匀速搅拌反应10h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性氧化石墨烯组分2。
(4)制备聚苯胺包覆纳米Ag组分2：向反应瓶中加入物质的量浓度为0.1mol/L的盐酸溶液，再加入单质纳米银和苯胺，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理2h，将反应瓶置于低温冷却仪中，在-5℃下，匀速搅拌溶液并加入引发剂过硫酸钾，其中单质纳米银、苯胺和过硫酸钾的物质的量摩尔比为0.4:1.3:1，反应12h，然后静置2h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物直至中性，并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆纳米Ag组分2。
(5)制备超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料2：向反应瓶中加入甲苯溶剂、76份纳米SiO2-环氧树脂复合材料2、4份改性氧化石墨烯组分2、17.3份聚苯胺包覆Ag组分2和1.2份分散剂BYK-163，控制溶液的固液比为75％，将反应瓶置于超声分散仪中，在60℃进行超声分散处理1h，再加入1.5份固化剂N-十二烷基琥珀酸酐，匀速搅拌6h，制备得到超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料2。
实施例3
(1)制备改性纳米SiO2组分3：向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为10:1的纳米SiO2和硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在45℃下进行超声分散处理1.5h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至80℃，匀速搅拌2.5h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性纳米SiO2组分3。
(2)制备纳米SiO2-环氧树脂复合材料3：向反应瓶中加入双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括锅体，锅体顶部的右侧设置有操作台，锅体的顶部且位于操作台的左侧开设有浴槽，浴槽的内底壁固定连接有加热环，浴槽的内部固定连接有隔板，隔板的顶部开设有偶通孔，浴槽的开口处放置有盖板，操作台的正面设置显示器和主开关，操作台设置为斜面，盖板顶部固定安装有把手，其全体采用不锈钢制成，加热至130℃，匀速搅拌并缓慢滴加羟基封端聚二甲基硅氧烷，匀速搅拌反应8h，将温度降至85℃，向溶液中加入改性纳米SiO2组分3，其中双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二月桂酸二丁基锡、羟基封端聚二甲基硅氧烷和改性纳米SiO2，五者质量比为95:42:1:70:75，匀速搅拌6h，制备得到纳米SiO2-环氧树脂复合材料3。
(3)制备改性氧化石墨烯组分3：向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为22:1的氧化石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在45℃下进行超声分散处理2h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至80℃，匀速搅拌反应12h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性氧化石墨烯组分3。
(4)制备聚苯胺包覆纳米Ag组分3：向反应瓶中加入物质的量浓度为0.12mol/L的盐酸溶液，再加入单质纳米银和苯胺，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1.5h，将反应瓶置于低温冷却仪中，在-5℃下，匀速搅拌溶液并加入引发剂过硫酸钾，其中单质纳米银、苯胺和过硫酸钾的物质的量摩尔比为0.3:1.2:1，反应10h，然后静置2.5h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物直至中性，并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆纳米Ag组分3。
(5)制备超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料3：向反应瓶中加入甲苯溶剂、74份纳米SiO2-环氧树脂复合材料3、4.5份改性氧化石墨烯组分3、18份聚苯胺包覆Ag组分3和1.5份分散剂BYK-163，控制溶液的固液比为82％，将反应瓶置于超声分散仪中，在70℃进行超声分散处理1.5h，再加入2份固化剂N-十二烷基琥珀酸酐，匀速搅拌5h，制备得到超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料3。
实施例4
(1)制备改性纳米SiO2组分4：向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为8:1的纳米SiO2和硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在50℃下进行超声分散处理2h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至75℃，匀速搅拌3h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性纳米SiO2组分4。
(2)制备纳米SiO2-环氧树脂复合材料4：向反应瓶中加入双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括锅体，锅体顶部的右侧设置有操作台，锅体的顶部且位于操作台的左侧开设有浴槽，浴槽的内底壁固定连接有加热环，浴槽的内部固定连接有隔板，隔板的顶部开设有偶通孔，浴槽的开口处放置有盖板，操作台的正面设置显示器和主开关，操作台设置为斜面，盖板顶部固定安装有把手，其全体采用不锈钢制成，加热至135℃，匀速搅拌并缓慢滴加羟基封端聚二甲基硅氧烷，匀速搅拌反应6h，将温度降至90℃，向溶液中加入改性纳米SiO2组分4，其中双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二月桂酸二丁基锡、羟基封端聚二甲基硅氧烷和改性纳米SiO2，五者质量比为110:40:1:65:60，匀速搅拌8h，制备得到纳米SiO2-环氧树脂复合材料4。
(3)制备改性氧化石墨烯组分4：向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为18:1的氧化石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在40℃下进行超声分散处理3h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至85℃，匀速搅拌反应15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性氧化石墨烯组分4。
(4)制备聚苯胺包覆纳米Ag组分4：向反应瓶中加入物质的量浓度为0.15mol/L的盐酸溶液，再加入单质纳米银和苯胺，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1h，将反应瓶置于低温冷却仪中，在0℃下，匀速搅拌溶液并加入引发剂过硫酸钾，其中单质纳米银、苯胺和过硫酸钾的物质的量摩尔比为0.4:1.1:1，反应12h，然后静置2h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物直至中性，并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆纳米Ag组分4。
(5)制备超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料4：向反应瓶中加入甲苯溶剂、71份纳米SiO2-环氧树脂复合材料4、4.5份改性氧化石墨烯组分4、20.3份聚苯胺包覆Ag组分4和1.7份分散剂BYK-163，控制溶液的固液比为86％，将反应瓶置于超声分散仪中，在70℃进行超声分散处理1.5h，再加入2.5份固化剂N-十二烷基琥珀酸酐，匀速搅拌5h，制备得到超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料4。
实施例5
(1)制备改性纳米SiO2组分5：向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为12:1的纳米SiO2和硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在50℃下进行超声分散处理2h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至85℃，匀速搅拌3h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性纳米SiO2组分5。
(2)制备纳米SiO2-环氧树脂复合材料5：向反应瓶中加入双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，将反应瓶置于油浴锅中，油浴锅包括锅体，锅体顶部的右侧设置有操作台，锅体的顶部且位于操作台的左侧开设有浴槽，浴槽的内底壁固定连接有加热环，浴槽的内部固定连接有隔板，隔板的顶部开设有偶通孔，浴槽的开口处放置有盖板，操作台的正面设置显示器和主开关，操作台设置为斜面，盖板顶部固定安装有把手，其全体采用不锈钢制成，加热至135℃，匀速搅拌并缓慢滴加羟基封端聚二甲基硅氧烷，匀速搅拌反应10h，将温度降至90℃，向溶液中加入改性纳米SiO2组分5，其中双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二月桂酸二丁基锡、羟基封端聚二甲基硅氧烷和改性纳米SiO2，五者质量比为110:45:1:75:90，匀速搅拌6h，制备得到纳米SiO2-环氧树脂复合材料5。
(3)制备改性氧化石墨烯组分5：向反应瓶中加入乙醇溶剂，质量比为25:1的氧化石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷，将反应瓶置于超声分散仪中，在50℃下进行超声分散处理3h，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至85℃，匀速搅拌反应15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到改性氧化石墨烯组分5。
(4)制备聚苯胺包覆纳米Ag组分5：向反应瓶中加入物质的量浓度为0.15mol/L的盐酸溶液，再加入单质纳米银和苯胺，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理2h，将反应瓶置于低温冷却仪中，在-5℃下，匀速搅拌溶液并加入引发剂过硫酸钾，其中单质纳米银、苯胺和过硫酸钾的物质的量摩尔比为0.4:1.3:1，反应12h，然后静置3h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和***洗涤固体产物直至中性，并充分干燥，制备得到聚苯胺包覆纳米Ag组分5。
(5)制备超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料5：向反应瓶中加入甲苯溶剂、80份纳米SiO2-环氧树脂复合材料5、6份改性氧化石墨烯组分5、22份聚苯胺包覆Ag组分5和2份分散剂BYK-163，控制溶液的固液比为90％，将反应瓶置于超声分散仪中，在80℃进行超声分散处理2h，再加入3份固化剂N-十二烷基琥珀酸酐，匀速搅拌6h，制备得到超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料5。
将实施例1-5中的超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料固化成膜，使用置于JYWX-020交变盐雾试验箱测试薄膜材料的耐盐雾性能测试，测试标准为GBT 2423.18-2000。
Figure BDA0002611976140000131
综上所述，该一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，使用疏水性的长烷基链硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷接枝改性纳米SiO2，纳米SiO2在环氧树脂涂层表面形成微纳米乳突结构，增大了涂层与水的接触角，降低了滚动角，使环氧树脂涂层表现出良好的超疏水性能，减少了水分子在涂层表面的附着，抑制了腐蚀过程。
使用疏水性极强的硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷改性氧化石墨烯，不仅改善了氧化石墨烯与环氧树脂的相容性，同时氧化石墨烯填充进环氧树脂内部的孔隙中，形成微观的曲折路径，提高了环氧树脂的阻隔性能，抑制了水分子和氧气的渗透，降低了腐蚀介质的渗透速率，从而增强了环氧树脂涂层的防腐性能。
使用原位聚合法在纳米银表面形成聚苯胺，聚苯胺具有良好的防腐蚀性能，降低了金属的腐蚀电流，并且聚苯胺与氧气发生氧化反应，抑制了氧气的渗透，从而大幅增强了环氧树脂的防腐蚀性能，聚苯胺的亚氨基与环氧树脂的醚键形成氢键，使聚苯胺与环氧树脂混溶，增强了纳米银在环氧树脂中的相容性和分散性，纳米银具有优异的灭菌和抗微生物的作用，使环氧树脂涂层具有良好的抗生物腐蚀性能。

Claims (11)

1.一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：3-6份改性氧化石墨烯、15-22份聚苯胺包覆Ag、67-80份纳米SiO2-环氧树脂复合材料、1-3份固化剂、1-2份分散剂。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，其特征在于：所述固化剂为N-十二烷基琥珀酸酐。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，其特征在于：所述分散剂为BYK-163。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，其特征在于：所述纳米SiO2-环氧树脂复合材料制备方法可以以下步骤：
(1)向乙醇溶剂中加入质量比为8-12:1的纳米SiO2和硅烷偶联剂十二烷基三甲氧基硅烷，将溶液在40-50℃下进行超声分散处理1-2h，将溶液加热至75-85℃，反应2-3h，将溶液除去溶剂、洗涤固体产物、干燥，制备得到改性纳米SiO2。
(2)向双酚A型环氧树脂中，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，将溶液置于油浴锅中加热至125-135℃，匀速搅拌并缓慢滴加羟基封端聚二甲基硅氧烷，反应6-10h，将温度降至80-90℃，向溶液中加入改性纳米SiO2，匀速搅拌5-8h，制备得到纳米SiO2-环氧树脂复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，其特征在于：所述双酚A型环氧树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二月桂酸二丁基锡、羟基封端聚二甲基硅氧烷和改性纳米SiO2，五者质量比为80-110:40-45:1:65-75:60-90。
6.根据权利要求4所述的一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，其特征在于：所述油浴锅包括锅体(1)，锅体(1)顶部的右侧设置有操作台(2)，所述锅体(1)的顶部且位于操作台(2)的左侧开设有浴槽(3)，所述浴槽(3)的内底壁固定连接有加热环(4)，所述浴槽(3)的内部固定连接有隔板(5)，所述隔板(5)的顶部开设有偶通孔(6)，所述浴槽(3)的开口处放置有盖板(7)，操作台(1)的正面设置显示器和主开关，操作台(1)设置为斜面，盖板(7)顶部固定安装有把手，其全体采用不锈钢制成。
7.根据权利要求1所述的一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，其特征在于：所述改性氧化石墨烯制备方法包括以下步骤：
(1)向乙醇溶剂中，加入氧化石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷，将溶液在40-50℃下进行超声分散处理1-3h，将溶液加热至75-85℃，反应10-15h，将溶液除去溶剂、洗涤固体产物、干燥，制备得到改性氧化石墨烯。
8.根据权利要求7所述的一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，其特征在于：所述氧化石墨烯和硅烷偶联剂十七氟癸基三乙氧基硅烷，质量比为18-25:1。
9.根据权利要求1所述的一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，其特征在于：所述聚苯胺包覆Ag制备方法包括以下步骤：
(1)向物质的量浓度为0.1-0.15mol/L的盐酸溶液中，加入单质纳米银和苯胺，将溶液进行超声分散处理1-2h，将溶液在-5-0℃下，匀速搅拌并加入引发剂过硫酸钾，反应8-12h，然后静置2-3h，将溶液除去溶剂、洗涤固体产物、干燥，制备得到聚苯胺包覆纳米Ag。
10.根据权利要求9所述的一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，其特征在于：所述单质纳米银、苯胺和过硫酸钾的物质的量摩尔比为0.2-0.4:1.1-1.3:1。
11.根据权利要求1所述的一种超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料，其特征在于：所述超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料
(1)向甲苯溶剂中加入67-80份纳米SiO2-环氧树脂复合材料、3-6份改性氧化石墨烯、15-22份聚苯胺包覆Ag和1-2份分散剂BYK-163，控制溶液的固液比为75-90％，将溶液在60-80℃进行超声分散处理1-2h，再加入1-3份固化剂N-十二烷基琥珀酸酐，匀速搅拌4-6h，制备得到超疏水型rGO-Ag-改性环氧树脂的防腐涂料。
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