一种二维COF异质结材料、有机-无机杂化重防腐涂料及其制备方法与流程

本发明涉及重防涂料，具体涉及一种二维cof异质结材料、有机-无机杂化重防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、由于环境问题日益严重，能源、化工等行业需要对废烟气进行脱硫处理，这些烟气中通常含有大量的硫氧化物和氮氧化物，在较高温度下遇水可以生成腐蚀性酸，对烟道、烟囱产生巨大的腐蚀危害，使得相关设备的使用寿命大大降低并带来高昂的维护费用。目前火力发电厂主要采用湿法脱硫工艺，湿法脱硫产生的高温高湿废气，未经加热设备二次升温时烟气温度在50℃左右，在遇到温度较低的烟囱壁时，由于烟气酸温度低于露点导致冷凝结露，酸性腐蚀严重。脱硫塔烟囱是一个冷热干湿交变且酸性较高的恶劣环境，开发适用于烟气脱硫设备的长效防腐材料十分重要。

2、在目前的脱硫塔防护及维护方案中，泡沫砖内衬、玻璃钢、防腐涂料等都各自存在影响排烟面积、耐热较差的问题，而采用重防腐涂料的效果也比较一般，由于脱硫塔内部存在的高温高湿高酸环境，一般的重防腐涂料由于导热系数差在反复受热膨胀中会导致附着力下降从而涂层剥落的问题，从而使得防腐寿命有限，且由于涂层的耐酸较差，进一步加速腐蚀。

3、油气钻采设备的油管杆和套管长期处于含氧、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、氯离子的高温高压腐蚀环境中，及交替变化应力多相流动态环境中，产生严重的电化学腐蚀和力学破坏腐蚀，造成很多油管杆、套管腐蚀穿孔或断裂，产量下降及安全隐患。这需要具有优异耐腐蚀的防护材料解决此难题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种二维cof异质结材料，通过共价有机框架对无机材料表面进行有机化改性，形成二维cof异质结材料，应用于重防涂料时，提升无机纳米片树脂的相容性。

2、为解决上述问题，本申请所采用的技术方案如下：

3、本申请实施例提供一种二维cof异质结材料，是通过二维cof对二维无机纳米片进行改性过程中，在二维无机材料纳米片上表面原位生长二维cof形成的二维cof异质结材料。

4、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的二维cof是具有三嗪类含氮杂环的三元醛与含有苯环或至少含有一个六元杂环的二元胺反应的产物。

5、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的二维cof具有以下结构

6、

7、其中，r1来自具有下列结构的三元醛：

8、

9、r2来自具有下列结构二元胺中的一种：

10、

11、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的二维无机材料纳米片为石墨相氮化碳纳米片、氮化硼纳米片、石墨烯纳米片、mxene纳米片中的一种。

12、本申请实施例还提供一种二维cof异质结材料的制备方法，是通过二维cof对二维无机纳米片进行改性，在二维无机材料纳米片上表面原位生长二维cof形成的二维cof异质结材料；所述制备方法包括

13、分散处理：将二维无机纳米片加入到反应器中，加入溶剂后超声分散；二元胺溶液和三元醛溶液依次加入到分散溶液中继续超声分散；

14、抽真空处理：将反应器放入液氮中速冻，待管内液体完全凝固后，抽真空处理，待管内不再出现气泡时将反应器从液氮中取出放入常温水中解冻；循环抽真空三次至管内完全没有气泡；

15、反应：将反应器置于油浴锅中，在反应温度下反应得到的反应混合液加入索氏提取器中用反应溶剂抽提，将抽提后的混合反应液抽滤、冷却后得到的固体放置在真空烘箱中干燥，得到二维cof异质结材料。

16、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的分散处理中，所采用的溶剂剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种；所述反应过程中，反应温度为100-180℃，反应溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种。

17、本申请实施例还提供了一种有机-无机杂化重防腐涂料，是在环氧树脂涂料中引本申请实施例所述的二维cof异质结材料后得到有机-无机杂化的涂料。

18、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的有机-无机杂化重防腐涂料是由a组分和b组分组成；

19、其中a组分包括以重量份计算的以下成分：

20、环氧树脂30-50份、

21、聚硅氧烷树脂10-20份、

22、二维cof异质结材料5-15份、

23、稀释剂10-20份、

24、消泡剂1-5份、

25、流平剂1-5份；

26、b组分：聚酰胺固化剂15-30份。

27、作为进一步优选的方案，本申请实施例所述的环氧树脂为南亚npes901环氧树脂、npel-128环氧树脂、巴陵石化cyd-011环氧树脂中的一种，所述聚硅氧烷树脂为dowsil3055聚硅氧烷树脂。

28、本申请实施例还提供了一种有机-无机杂化重防腐涂料的制备方法，包括

29、制备a组分：按配方量加入液态的环氧树脂、聚硅氧烷树脂，通过高速搅拌机将两种树脂充分混合均匀，加入二维cof异质结材料并加入稀释剂充分搅拌分散后再加入消泡剂和流平剂，搅拌均匀后得到该涂料的a组分；

30、混合a组分和b组分：将上述a组分与b组分混合后得到机-无机杂化重防腐涂料。

31、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

32、1.本申请实施例所述的二维cof异质结材料是通过在二维无机材料纳米片上表面原位生长二维cof，在形成二维cof异质结材料的同时，通过共价有机框架对二维无机材料纳米片表面进行有机化改性，大大提升无机纳米片与涂层基体树脂的相容性。

33、2.本申请实施例所述的二维cof异质结材料原位生长的亚胺键(-rc＝n-)cof拥有丰富的希夫碱(席夫碱)中心，可以配位络合腐蚀产生的金属离子，具有主动防护的防腐作用，且亚胺键cof拥有良好的耐酸性稳定性，应用于重防涂料中，可以提升涂层的耐酸稳定性，有效应对脱硫装置中的酸性环境腐蚀。

34、3.本申请实施例所述的二维cof异质结材料具有优异的光热性能，能有效应对冷热交变的应用场景，提高涂层的稳定型和寿命。

35、4.本申请实施例所述有机-无机杂化重防腐涂料中添加二维cof异质结材料，由于二维cof异质结材料与在涂料中与树脂具有良好的相容性，因此涂料的分散效果，固化后的涂层兼具cof的主动防护能力和二维无机材料纳米片的屏蔽能力，其产生的迷宫效应的可以有效阻隔腐蚀介质扩散，二维无机材料纳米片还可以大大提升了涂层的导热性能和耐热性能，能有效应对脱硫及油气钻采领域高温高压高酸高湿的应用场景。

36、下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

技术特征：

1.一种二维cof异质结材料，其特征在于，是通过二维cof对二维无机纳米片进行改性过程中，在二维无机材料纳米片上表面原位生长二维cof形成的二维cof异质结材料。

2.根据权利要求1所述的二维cof异质结材料，其特征在于，所述二维cof是具有三嗪类含氮杂环的三元醛与含有苯环或至少含有一个六元杂环的二元胺反应的产物。

3.根据权利要求2所述的二维cof异质结材料，其特征在于，所述二维cof具有以下结构

4.根据权利要求2所述的二维cof异质结材料，其特征在于，所述二维无机材料纳米片为石墨相氮化碳纳米片、氮化硼纳米片、石墨烯纳米片、mxene纳米片中的一种。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的二维cof异质结材料的制备方法，其特征在于，是通过二维cof对二维无机纳米片进行改性，在二维无机材料纳米片上表面原位生长二维cof形成的二维cof异质结材料；所述制备方法包括

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述分散处理中，所采用的溶剂剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种；所述反应过程中，反应温度为100-180℃，反应溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种。

7.一种有机-无机杂化重防腐涂料，其特征在于：是在环氧树脂涂料中引入权利要求1-4任一项所述的二维cof异质结材料后得到有机-无机杂化的涂料。

8.根据权利要求7所述的有机-无机杂化重防腐涂料，其特征在于，是由a组分和b组分组成；

9.根据权利要求7所述的有机-无机杂化重防腐涂料，其特征在于，所述的环氧树脂为南亚npes901环氧树脂、npel-128环氧树脂、巴陵石化cyd-011环氧树脂中的一种，所述聚硅氧烷树脂为dowsil 3055聚硅氧烷树脂。

10.一种如权利要求7或8所述的有机-无机杂化重防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括

技术总结本申请公开一种二维COF异质结材料，是通过二维COF对二维无机纳米片进行改性过程中，在二维无机材料纳米片上表面原位生长二维COF形成的二维COF异质结材料。本申请还提供了二维COF异质结材料的制备方法及有含有二维COF异质结材料的机‑无机杂化重防腐涂料和制备方法。本申请所述的二维COF异质结材料二维COF异质结材料与在涂料中与树脂具有良好的相容性，应用在重防腐蚀涂料中，涂层兼具COF的主动防护能力和二维无机材料纳米片的屏蔽能力，产生的迷宫效应的可以有效阻隔腐蚀介质扩散，二维无机材料纳米片还可以大大提升了涂层的导热性能和耐热性能，能有效应对脱硫及油气钻采领域高温高压高酸高湿的应用场景。技术研发人员：王震宇,何健敏,韩恩厚受保护的技术使用者：广东傲博新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16