一种基于nano-TiO2@CaCO3-GOAP水性防腐涂料的制备方法与流程

本发明涉及防腐材料，尤其涉及一种基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法。

背景技术：

1、随着防腐技术的不断发展，油性涂料因其毒性大，逐步被水性涂料取代。然而，由于水性溶剂的蒸发，常常导致水性涂料出现微小的孔隙，降低对腐蚀介质的阻隔效果。因此，有必要开发一种性能稳定、防腐能力强的新型水性防腐涂料。

2、为了减少或者避免孔隙的产生，在水性防腐涂料中加入纳米颗粒是最有效的解决途径之一。氧化石墨烯(go)是一种较为常见的纳米添加颗粒，将go插层在涂料中能够有效阻隔腐蚀离子的渗透作用，但是由于go存在六元环碳结构官能团，难以稳定、规则的分散于涂料中，容易发生团聚现象，无法完全填充水性涂层的微小孔隙。目前，解决氧化石墨烯团聚的方法主要有：(1)有机物接枝改性：利用两种异氰酸酯通过取代go表面的环氧官能团，将异氰酸酯基团接枝到go的表面，达到分散氧化石墨烯的效果。但是，有机物异氰酸酯存在刺激性、成本高等问题。(2)单一无机金属离子锚定、掺杂。采用纳米颗粒修饰go表面以达到减弱聚集性的目的，如氧化铝、二氧化硅和二氧化钛等。但是，这些材料的分散性和稳定性差、成本高。

3、金属离子可以强化树脂涂层的防腐能力，与涂层中的其他成分(o、-oh、cooh等基团)相结合，形成一层保护性的氧化膜，减缓金属材料的腐蚀速度，增强涂层的硬度、耐磨性和疏水能力；同时由于金属离子具有良好的导热能力，添加金属离子的涂层导热性大大增强。但是，关于多种金属离子锚定、改性氧化石墨烯的研究较少，尚未开发出基于多金属离子强化的自清洁水性防腐涂料，因此，现有技术亟需进一步改进和发展。

技术实现思路

1、本发明实施例的主要目的在于提出一种基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法，旨在设计一种耐腐蚀和耐热性好的水性涂料。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

3、1)制备tio2@caco3-go填料：

4、将全氟葵基三氯硅烷和go(氧化石墨烯)在n,n-二甲基甲酰胺溶液中搅拌，烘干，得到黑色固体粉末；

5、将制备的黑色粉末和纳米caco3在dmf中超声分散，过滤后，利用乙醇和去离子水洗涤，得到caco3-go；

6、将caco3-go和纳米tio2在甲醇溶液中搅拌，倒入至聚四氟乙烯中，在反应釜中进行水热反应；充分反应后得到黑灰色乳液，离心洗涤，于80℃条件下真空干燥，研磨得tio2@caco3-go；

7、2)制备涂料：

8、在树脂(丙烯酸树脂)中加入滑石粉，充分搅拌后，得到白色乳液；

9、将tio2@caco3-go加入到白色乳液中，加入op-10乳化剂，在70℃水浴加热条件下搅拌；

10、加入消泡剂，超声分散后，放入真空干燥箱中，真空处理得到tio2@caco3-goap涂料。

11、进一步地，步骤1)中，tio2@caco3-go填料中全氟葵基三氯硅烷、go、纳米tio2的组分比为：1ml～5ml：0.1g～0.5g：0.1g～1.2g。

12、进一步地，所述将全氟葵基三氯硅烷和go在n,n-二甲基甲酰胺溶液中搅拌，烘干，得到黑色固体粉末步骤中，全氟葵基三氯硅烷和氧化石墨烯在dmf中的搅拌时间为1h～3h，真空干燥时间为2h～6h。

13、进一步地，所述将制备的黑色粉末和纳米碳酸钙在dmf中超声分散，过滤后，利用乙醇和去离子水洗涤，得到caco3-go的步骤中，黑色粉末在dmf中的超声分散时间为2h～5h。

14、进一步地，所述将caco3-go和纳米tio2在甲醇溶液中搅拌，倒入至聚四氟乙烯中，在反应釜中进行水热反应；充分反应后得到黑灰色乳液，离心洗涤，于80℃条件下真空干燥，纳米tio2与caco3-go材料的搅拌时间为0.5h～3h，纳米tio2与caco3-go的水热反应温度为180℃。

15、进一步地，所述加入消泡剂，超声分散后，放入真空干燥箱中，真空处理得到tio2@caco3-goap涂料的步骤中，超声分散时间为1h～5h，真空干燥温度45℃，真空干燥2h～6h。

16、进一步地，步骤2)中，涂料的原料组分丙烯酸树脂、滑石粉、tio2@caco3-go填料、op-10乳化剂、消泡剂的组分比为：10g：0.1g～1.2g：0.5g～1.2g：1ml～5ml：1ml～3ml。

17、进一步地，所述将制备的黑色粉末和纳米caco3在dmf中超声分散，过滤后，利用乙醇和去离子水洗涤，得到caco3-go的步骤包括，将cacl2溶解于去离子水中，配置1mol/l的na2co3溶液，缓慢地滴入到cacl2溶液中，离心洗涤，得到纳米caco3。

18、本发明的技术方案，采用纳米碳酸钙锚定氧化石墨烯，利用无机粒子提高go的分散性，制备的涂料成本低、稳定性好。利用全氟葵基三氯硅烷和go在dmf中进行催化反应，诱导go表面生成si-o-c基团，将其干燥后与纳米caco3在dmf溶液中超声分散，促使纳米caco3锚定在go表面。由于go具有较大的层间距，利用水热法将超薄纳米tio2耦合在caco3-go表面，构建以纳米二氧化钛包覆纳米碳酸钙改性的氧化石墨烯网状结构，达到强化涂层的抗拉伸性和防腐效果的目的。丙烯酸树脂(ap)的官能团种类较多，容易发生多种偶联反应，将滑石粉和填料分别掺杂在丙烯酸树脂中，提高涂层的疏水性和韧性。由于滑石粉中的mg2+离子、碳酸钙中的ca2+离子以及纳米二氧化钛中游离ti2+离子的存在，多种金属离子不仅可以与树脂分子中的活性基团发生化学反应，形成牢固的化学键合，增加防腐涂层的坚固和稳定性，还可以填充在树脂涂层的孔隙和缺陷中，提高了涂层的致密性和完整性，从而进一步增强其耐腐蚀和耐热性能。

技术特征：

1.一种基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，tio2@caco3-go填料中全氟葵基三氯硅烷、go、纳米tio2的组分比为：1ml～5ml：0.1g～0.5g：0.1g～1.2g。

3.根据权利要求1所述的基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述将全氟葵基三氯硅烷和go在n,n-二甲基甲酰胺溶液中搅拌，烘干，得到黑色固体粉末步骤中，全氟葵基三氯硅烷和氧化石墨烯在dmf中的搅拌时间为1h～3h，真空干燥时间为2h～6h。

4.根据权利要求1所述的基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述将制备的黑色粉末和纳米碳酸钙在dmf中超声分散，过滤后，利用乙醇和去离子水洗涤，得到caco3-go的步骤中，黑色粉末在dmf中的超声分散时间为2h～5h。

5.根据权利要求1所述的基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述将caco3-go和纳米tio2在甲醇溶液中搅拌，倒入至聚四氟乙烯中，在反应釜中进行水热反应；充分反应后得到黑灰色乳液，离心洗涤，于80℃条件下真空干燥的，研磨得tio2@caco3-go的步骤中，纳米tio2与caco3-go材料的搅拌时间为0.5h～3h，纳米tio2与caco3-go的水热反应温度为180℃。

6.根据权利要求1所述的基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述加入消泡剂，超声分散后，放入真空干燥箱中，真空处理得到tio2@caco3-goap涂料的步骤中，超声分散时间为1h～5h，真空干燥温度45℃，真空干燥2h～6h。

7.根据权利要求1所述的基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，涂料的原料组分丙烯酸树脂、滑石粉、tio2@caco3-go填料、op-10乳化剂、消泡剂的组分比为：10g：0.1g～1.2g：0.5g～1.2g：1ml～5ml：1ml～3ml。

8.根据权利要求1所述的基于nano-tio2@caco3-goap水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述将制备的黑色粉末和纳米caco3在dmf中超声分散，过滤后，利用乙醇和去离子水洗涤，得到caco3-go的步骤包括，将cacl2溶解于去离子水中，配置1mol/l的na2co3溶液，缓慢地滴入到cacl2溶液中，离心洗涤，得到纳米caco3。

技术总结本发明公开一种基于nano‑TiO<subgt;2</subgt;@CaCO<subgt;3</subgt;‑GOAP水性防腐涂料的制备方法。采用纳米碳酸钙锚定氧化石墨烯，利用无机粒子提高GO的分散性，制备的涂料。利用全氟葵基三氯硅烷和GO在DMF中进行催化反应，诱导GO表面生成Si‑O‑C基团，将其干燥后与纳米CaCO<subgt;3</subgt;在DMF溶液中超声分散，促使纳米CaCO<subgt;3</subgt;锚定在GO表面。由于GO具有较大层间距，利用水热法将超薄纳米TiO<subgt;2</subgt;耦合在CaCO<subgt;3</subgt;‑GO表面，构建以纳米二氧化钛包覆纳米碳酸钙改性的氧化石墨烯网状结构，达到强化涂层的抗拉伸性和防腐效果的目的。多种金属离子不仅可以与树脂分子中的活性基团发生化学反应，形成牢固的化学键合，增加防腐涂层的坚固和稳定性，还可以填充在树脂涂层的孔隙和缺陷中，提高了涂层的致密性和完整性，从而进一步增强其耐腐蚀和耐热性能。技术研发人员：王俊淇,张兰河,冀爽,李磊,于瑞歆,乔天宇,王森受保护的技术使用者：国网吉林省电力有限公司四平供电公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5