本發(fā)明涉及水性環(huán)氧樹脂防腐涂層，具體涉及一種基于植酸和鈰離子的改性蒙脫土填料和水性環(huán)氧樹脂防腐涂層，該涂層可應(yīng)用于海洋環(huán)境中由氯離子引起的金屬基材腐蝕行為的防護(hù)。

背景技術(shù)：

1、金屬作為一種自發(fā)腐蝕的物質(zhì)，其年損耗量數(shù)字驚人，在海洋環(huán)境中服役金屬材料的消耗更是數(shù)不勝數(shù)，其根本在于海水中的氯離子會不斷接觸金屬從而導(dǎo)致腐蝕，相比于干燥環(huán)境中的金屬服役壽命，海洋環(huán)境中的金屬使用周期更短，因此更需要周全的防護(hù)。

2、環(huán)氧樹脂作為一種可阻隔金屬與外界環(huán)境的材料而受到關(guān)注，但其在干燥固化過程中會揮發(fā)出有毒物質(zhì)，屬于環(huán)境不友好型材料。而水性環(huán)氧樹脂因其自身環(huán)境友好的特性而受到重視，但水性環(huán)氧樹脂在制備過程中不可避免地會出現(xiàn)微孔和裂紋，這極大的降低了水性環(huán)氧涂層對于金屬的長期保護(hù)。為了滿足市場對水性環(huán)氧涂層提出的更高要求，對于如何提高水性環(huán)氧涂層的致密性和長期服役是目前所聚焦的重點(diǎn)問題，對金屬防腐涂層的研究應(yīng)進(jìn)一步地跟進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的水性環(huán)氧涂層致密性差和不能達(dá)到長期服役效果等不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種基于植酸和鈰離子的改性蒙脫土填料和水性環(huán)氧樹脂防腐涂層，所制備的基于植酸和鈰離子的改性蒙脫土填料用于水性環(huán)氧樹脂防腐涂層時(shí)可提高其防腐效果。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種基于植酸和鈰離子的改性蒙脫土填料，其是以蒙脫土為載體，鈰離子和植酸官能團(tuán)負(fù)載于載體上形成。

4、該改性改性蒙脫土填料(mmt-ce-pa)的制備過程包括如下步驟：

5、(1)以蒙脫土為原料制備蒙脫土分散液(mmt分散液)；

6、(2)在步驟(1)中的蒙脫土分散液中加入ce(no3)3·6h2o，并在恒溫60～80℃和磁力攪拌作用下反應(yīng)完全；

7、(3)在步驟(2)反應(yīng)后所得物料中，加入濃度65-75wt.％的植酸(pa)溶液，再逐點(diǎn)滴入naoh溶液將其溶液ph調(diào)節(jié)為8～8.5，在磁力攪拌器的攪拌作用下至反應(yīng)完全，得到mmt-ce-pa混合液；

8、(4)利用離心機(jī)去除mmt-ce-pa混合液中未反應(yīng)物質(zhì)，經(jīng)水洗得到mmt-ce-pa泥狀沉淀；泥狀沉淀經(jīng)烘干后即得到所述改性蒙脫土填料(mmt-ce-pa)，密封保存。

9、上述步驟(1)中，所述蒙脫土分散液(mmt分散液)的制備過程為：采用超聲分散法將0.1～1g蒙脫土(mmt)均勻分散到100ml去離子水中，超聲分散15～20分鐘，之后在磁力攪拌條件下使其分散均勻得到蒙脫土分散液(mmt分散液)，磁力攪拌過程為在室溫下攪拌1-3h。

10、上述步驟(3)中，用于調(diào)節(jié)ph值的naoh溶液濃度為0.05-0.2mol/l；

11、上述步驟(2)和步驟(3)中，磁力攪拌時(shí)所用磁力攪拌器的攪拌速度為500～800rpm，攪拌時(shí)間4～5h。

12、上述步驟(4)中，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為5000～10000r/min，水洗次數(shù)為3～5次，烘干是利用烘箱在60～80℃條件下烘烤6～8h。

13、在制備改性蒙脫土填料過程中，所用蒙脫土、植酸和六水合硝酸鈰(ce(no3)3·6h2o)的重量比例為(0.15～0.25)：(0.7～1.2)：(0.8～1.2)。

14、利用所述改性蒙脫土填料可進(jìn)一步制備水性環(huán)氧樹脂防腐涂層，該水性環(huán)氧樹脂防腐涂層是將所述改性蒙脫土填料、去離子水、水性環(huán)氧樹脂及固化劑混合均勻并涂覆于金屬基體表面，在常溫下固化成膜得到；涂層中所述改性蒙脫土填料的質(zhì)量百分比為0.1～3wt.％，水性環(huán)氧樹脂和固化劑的重量比例為(1.5～2.5)。

15、進(jìn)一步地，該水性環(huán)氧樹脂防腐涂層的制備過程為：將水性環(huán)氧樹脂與所述改性蒙脫土填料按比例混合均勻，再加入固化劑攪拌均勻，并靜置以排出氣泡；所得涂層漿料利用刮涂棒均勻涂敷于20simn鋼基體表面，在室溫條件下放置48h以上，使涂層漿料完全固化，即得到所述水性環(huán)氧樹脂防腐涂層(wep/mmt-ce-pa)。

16、進(jìn)一步地，所述改性蒙脫土填料與水性環(huán)氧樹脂混合前，改性蒙脫土填料先經(jīng)過研磨，然后添加去離子水，再將其加入到水性環(huán)氧樹脂中；金屬基體在涂敷前先利用砂紙逐級打磨至2000目；所述改性蒙脫土填料與去離子水的比例為(0.0026～0.076)g：0.1ml。

17、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下：

18、1、本發(fā)明涉及的基于植酸和鈰離子修飾改性蒙脫土填料(mmt-ce-pa)在室溫可控溫度下制備，操作工藝簡單，合成前驅(qū)體價(jià)格低廉。

19、2、本發(fā)明利用植酸和三價(jià)鈰離子兩種緩蝕劑對腐蝕區(qū)域起到積極地保護(hù)作用，此外蒙脫土自身的阻隔屏障作用，可與植酸、鈰離子緩蝕劑形成協(xié)同保護(hù)，使得水性環(huán)氧涂層彰顯上級的防腐特性。

20、3、在3.5％wt.nacl溶液中，與空白對照wep涂層對比，本發(fā)明wep/mmt-ce-pa涂層具有較高的耐蝕性，腐蝕電流密度也有所下降。

21、4、本發(fā)明步驟簡便、操作簡單，負(fù)載鈰離子與植酸官能團(tuán)的蒙脫土填料提高了水性環(huán)氧涂層的阻隔防腐性能。

技術(shù)特征：

1.一種基于植酸和鈰離子的改性蒙脫土填料，其特征在于：該改性蒙脫土填料是以蒙脫土為載體，植酸官能團(tuán)和鈰離子負(fù)載于載體上形成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于植酸和鈰離子的改性蒙脫土填料，其特征在于：該改性蒙脫土填料(mmt-ce-pa)的制備過程包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于植酸和鈰離子的改性蒙脫土填料，其特征在于：步驟(1)中，所述蒙脫土分散液(mmt分散液)的制備過程為：采用超聲分散法將0.1～1g蒙脫土(mmt)均勻分散到100ml去離子水中，超聲分散15～20分鐘，之后在磁力攪拌條件下使其分散均勻得到蒙脫土分散液(mmt分散液)，磁力攪拌過程為在室溫條件下攪拌1-3h。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于植酸和鈰離子的改性蒙脫土填料，其特征在于：步驟(3)中，用于調(diào)節(jié)ph值的naoh溶液濃度為0.05-0.2mol/l。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于植酸和鈰離子的改性蒙脫土填料，其特征在于：步驟(2)和步驟(3)中，磁力攪拌時(shí)所用磁力攪拌器的攪拌速度為500～800rpm，攪拌時(shí)間4～5h；步驟(4)中，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為5000～10000r/min，水洗次數(shù)為3～5次，烘干是利用烘箱在60～80℃條件下烘烤6～8h。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于植酸和鈰離子的改性蒙脫土填料，其特征在于：在制備改性蒙脫土填料過程中，所用蒙脫土、植酸和六水合硝酸鈰(ce(no3)3·6h2o)的重量比例為(0.15～0.25)：(0.7～1.2)：(0.8～1.2)。

7.一種基于權(quán)利要求1所述改性蒙脫土填料的水性環(huán)氧樹脂防腐涂層，其特征在于：該水性環(huán)氧樹脂防腐涂層是將所述改性蒙脫土填料、去離子水、水性環(huán)氧樹脂及固化劑混合均勻并涂覆于金屬基體表面，在常溫下固化成膜得到；涂層中所述改性蒙脫土填料的質(zhì)量百分比為0.1～3wt.％，水性環(huán)氧樹脂和固化劑的重量比例為3：(1.5～2.5)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水性環(huán)氧樹脂防腐涂層，其特征在于：該水性環(huán)氧樹脂防腐涂層的制備過程為：將水性環(huán)氧樹脂與所述改性蒙脫土填料按比例混合均勻，再加入固化劑攪拌均勻，并靜置以排出氣泡；所得涂層漿料利用刮涂棒均勻涂敷于20simn鋼基體表面，在室溫條件下放置48h以上，使涂層漿料完全固化，即得到所述水性環(huán)氧樹脂防腐涂層(wep/mmt-ce-pa)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水性環(huán)氧樹脂防腐涂層，其特征在于：所述改性蒙脫土填料與水性環(huán)氧樹脂混合前，改性蒙脫土填料先經(jīng)過研磨，然后添加去離子水，再將其加入到水性環(huán)氧樹脂中；金屬基體在涂敷前先利用砂紙逐級打磨至2000目；所述改性蒙脫土填料與去離子水的比例為(0.0026～0.076)g：0.1ml。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于植酸和鈰離子改性蒙脫土作為水性環(huán)氧樹脂填料的防腐涂層，屬于水性環(huán)氧樹脂防腐涂層技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明選取蒙脫土為載體，通過水熱合成法在其中負(fù)載三價(jià)鈰離子和植酸官能團(tuán)，獲得改性蒙脫土填料(MMT?Ce?PA)，并加入到水性環(huán)氧涂層中得到改性蒙脫土防腐涂層(WEP/MMT?Ce?PA)。在3.5％wt.NaCl溶液中，與空白對照WEP涂層對比，WEP/MMT?Ce?PA涂層具有較高的耐蝕性。本發(fā)明步驟簡便、操作簡單，負(fù)載鈰離子和植酸官能團(tuán)的蒙脫土提高了水性環(huán)氧涂層的阻隔防腐性能。

技術(shù)研發(fā)人員：曹鳳婷,高志恒,孫亞雄,王鐵鋼,范其香,劉艷梅,劉琦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)（中國職業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)教師進(jìn)修中心）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9