一种含ADTP-PDA-Ti3C2Tx的水性环氧树脂防腐涂料及其制备方法

本发明属于聚合物涂料领域，具体涉及一种含 adtp- pda- ti3c2tx (mxene)的水性环氧树脂防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、水性涂料的开发和推广是绿色涂料工业的主要方向。水性涂料的成膜物质是树脂，其中环氧树脂因其具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐化学试剂稳定性能和优异的附着力等优点被广泛应用在涂料领域。但是，单纯的水性环氧涂料成膜后会留有水通道，不能为金属基材提供足够的长期保护，特别是在强腐蚀环境中。通过有机无机复合的方式，是增强水性环氧树脂涂层耐腐蚀性能的常用方法。

2、环氧树脂具有良好的耐化学腐蚀性、耐磨性和较高的附着力，利用环氧树脂涂层作为物理屏障将金属涂层与外界环境隔离，是最常用的表面涂层防护技术之一。然而，单一的环氧树脂涂层长期使用过程中，不可避免地遭到外界因素破坏，导致涂层出现微裂纹和空穴等缺陷。这些缺陷造成o2、cl-、h+等离子会通过缺陷渗透环氧树脂涂层，从而降低其防腐性能。

3、多巴胺(da)是l-dopa的儿茶酚衍生物，含有邻苯二酚基，因此也具有极强的粘附性，可以粘附在很多材料表面上(无机材料、有机材料)。在碱性环境中(ph>7.5)，多巴胺能被氧气氧化，在材料表面自聚合形成聚多巴胺(pda)涂层，材料表面的聚多巴胺涂层的厚度可以通过控制da的聚合时间进行操控，一般厚度在几纳米到上百纳米之间。pda是一种天然高分子化合物，具有很多优良特性，如还原性、粘附性和螯合性。pda涂层可以通过da在材料表面自聚产生。

4、ti3c2tx (mxene)是一类无机二维材料，自2011年被naguib等人首次制备以来，就成为了研究热点。ti3c2tx (mxene)具有较大的径厚比和优异离子吸附性，在防腐领域具有较大的应用前景。现有技术中，普遍将ti3c2tx (mxene)直接或经过改性加入水性树脂中，用于增强水性树脂涂层的耐腐蚀性能。但是，由于有机、无机材料间的界面相容性较差，复合涂层存在机械性能差等问题。由此，如何制备出一种含ti3c2tx (mxene)的水性涂料，使其具有良好的防腐效果的同时，兼具优异的机械性能是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种含adtp-pda- ti3c2tx (mxene)的水性环氧树脂防腐涂料。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种含adtp- pda- ti3c2tx (mxene)的水性环氧树脂防腐涂料的配方，包括：100质量份的水性环氧树脂；10~50质量份adtp- pda- ti3c2tx (mxene)复合物分散液；0.1~2质量份消泡剂；0.1~2质量份流平剂；0.1~2质量份分散剂；5~10质量份去离子水。

4、作为本发明的一种优选技术方法，所述的水性环氧树脂为分子量190—1000的双酚a型环氧树脂。

5、作为本发明的一种优选技术方法，所述的消泡剂选用有机硅消泡剂，优选为byk-022，购自德国毕克化学有限公司。

6、作为本发明的一种优选技术方法，所述的流平剂选用有机硅流平剂，优选为byk-345，购自德国毕克化学有限公司。

7、作为本发明的一种优选技术方法，所述的分散剂选用无溶剂润湿分散剂，优选为byk-180，购自德国毕克化学有限公司。

8、一种含adtp- pda- ti3c2tx (mxene)的水性环氧树脂防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

9、将adtp- pda- ti3c2tx (mxene)复合物分散液加入水性环氧树脂，混合均匀，再向其中加入消泡剂、流平剂、分散剂，混合均匀，即得一种含adtp- pda- ti3c2tx (mxene)的水性环氧树脂防腐涂料。

10、所述的adtp- pda- ti3c2tx (mxene)复合物分散液，具体由以下步骤制得：

11、(1)将adtp与3-氨丙基三乙氧基硅烷（asi，kh550）和蒸馏水混合在乙醇中，加热反应。得到的粉末命名为adtp-asi；

12、进一步的，步骤(1)所述的adtp、kh550和蒸馏水的质量比为1：1-1.5：5，加热温度为60℃～90℃，反应时间为2～5小时。

13、(2)将lif溶解于hcl中，然后加入ti3alc2，进行蚀刻反应得到ti3c2tx (mxene)纳米片；

14、进一步的，步骤(2)所述的lif、hcl和ti3alc2 的用量配比为3 .0～3.5g：25～40ml：1～3g。，蚀刻条件为90～120℃，反应时间为10-12小时。

15、(3)将步骤(2)中的单层ti3c2tx (mxene)纳米片分散于tris-hcl缓冲溶液中，然后加入da-hcl，再加入正十二硫醇搅拌反应，得到pda- ti3c2tx (mxene)纳米片；

16、进一步的，步骤(3)所述的单层ti3c2tx (mxene)纳米片、tris-hcl缓冲溶液、 da-hcl和正十二硫醇的用量配比为0 .5～1 .5g：500ml：1 .0g：0 .1～1ml，搅拌温度为50～60℃。

17、(4)将步骤(1)中的adtp-asi缓慢加入dmf溶剂中，并进行超声分散。然后，通过超声振动将pda- ti3c2tx (mxene)纳米片溶解在dmf溶液中。之后，将混合悬浮液转移到三口烧瓶中，反应得到adtp- pda- ti3c2tx (mxene) 。

18、进一步的，步骤(4)中悬浮液转移到三口烧瓶中所需的反应温度为110～130℃，反应时间为8～10小时。

19、与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

20、本发明的含adtp- pda- ti3c2tx (mxene)的水性防腐涂料，添加少量均匀分散的adtp- pda- ti3c2tx (mxene)复合物，能够显著提升涂层的阻隔能力、机械性能和防腐能力。首先 ti3c2tx (mxene)的出色水溶性使得复合物分散更加均匀，避免了团聚，大幅提高涂层的阻隔性能。且在与多巴胺原位复合后，ti3c2tx (mxene)表面覆盖了一层致密的聚合物，避免了ti3c2tx (mxene)与氧气的接触，增强了ti3c2tx (mxene)的耐氧化能力。同时协同了聚多巴胺的缓蚀以及adtp的钝化作用，进而大幅提高涂层的长期耐腐蚀性能。

技术特征：

1.一种含adtp- pda- ti3c2tx (mxene)的水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于包括水性环氧树脂、adtp- pda- ti3c2tx (mxene)复合物、消泡剂、流平剂、分散剂和去离子水，其特征在于由下列重量份的原料制成：

2.根据权利要求1中所述的一种含adtp- pda- ti3c2tx (mxene)的水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于：

3.根据权利要求1中所述的一种含adtp- pda- ti3c2tx (mxene)的水性环氧树脂防腐涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将adtp- pda- ti3c2tx (mxene)复合物分散液加入水性环氧树脂，混合均匀，再向其中加入消泡剂、流平剂、分散剂，混合均匀，即得一种含adtp- pda- ti3c2tx (mxene)的水性环氧树脂防腐涂料。

4.根据权利要求2中所述的一种含adtp- pda- ti3c2tx (mxene)的水性环氧树脂防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述的adtp- pda- ti3c2tx (mxene)复合物分散液的制备方法包括如下步骤：

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的adtp、kh550和蒸馏水的质量比为1：1-1.5：5，加热温度为60℃～90℃，反应时间为2～5小时；步骤(2)所述的lif、hcl和ti3alc2 的用量配比为3 .0～3.5g：25～ 40ml：1～3g。，蚀刻条件为90～120℃，反应时间为10-12小时；步骤(3)所述的单层ti3c2tx (mxene)纳米片、tris-hcl缓冲溶液、 da-hcl和正十二硫醇的用量配比为0 .5～1 .5g：500ml：1 .0g：0 .1～1ml，搅拌温度为50～60℃；步骤(4)中悬浮液转移到三口烧瓶中所需的反应温度为110～130℃，反应时间为8～10小时。

技术总结本发明属于聚合物涂料领域，公开了一种含ADTP‑PDA‑Ti3C2Tx(MXene)的水性环氧树脂防腐涂料及其制备方法。该水性环氧树脂防腐涂料包括水性环氧树脂、ADTP‑PDA‑Ti3C2Tx(MXene)复合物、消泡剂、流平剂、分散剂和水。本发明通过添加少量均匀分散的ADTP‑PDA‑Ti3C2Tx(MXene)复合物，能够显著提升涂层的阻隔能力和防腐能力，制备的复合涂层协同了聚多巴胺的缓蚀以及ADTP的层状结构，进而大幅提高涂层的长期耐腐蚀性能。技术研发人员：李秋影,胡媛,王子斌,李辰元,王志恒,李彬,杨宏,汪济奎,郭卫红受保护的技术使用者：华东理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27