一种高疏水ZIF纳米粒子改性防腐涂层的制作方法

本发明属于功能性纳米涂层，具体涉及一种高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层。

背景技术：

1、涂层保护作为作为最简便、最有效的腐蚀防护手段之一，在我们的日常生活中得到了普遍应用。防腐涂层是通过在金属表面上涂敷，来达到与周围介质隔离的目的。作为一种覆盖层，应具有良好的电绝缘性和隔水性，并且与基体有较强的附着力、能够抵抗化学破坏以及有一定的机械强度。树脂由于其本身的成膜特点，即与固化剂的交联反应，使其机械性能(耐磨性、抗冲击性、耐弯曲性、韧性等)提高，能够广泛适用于经常摩擦、撞击的工程设施。并且该类涂层对金属、木材等有着良好的附着力，能够在酸碱环境中保护基体不受损伤，适用面广。

2、沸石咪唑脂骨架材料(zifs)具有高稳定性、高孔隙率以及有序规整的孔道结构，被应用于生物医药、环境保护，新能源等诸多领域。zifs作为添加剂添加到涂层中，能提填补涂层在固化过程中产生的裂纹和微孔，提高涂层的耐腐蚀性。专利cn114100552a中提及了一种聚酯树脂涂层的制备工艺，即将硬酯酸钠表面处理的二氧化钛添加到树脂中来提高涂层的耐腐蚀性。由于二氧化钛内部缺少相互连接的孔，使腐蚀性介质较难抵达金属基体，从而减少了金属的腐蚀。但是二氧化钛作为无机物，与树脂的相容性可能较差，尽管表面处理后能够与树脂发生协同效应，但是在酸碱环境中，随着二氧化钛的溶解，会给涂层带来不可逆的损伤。专利cn114133840b通过将zif-l和8-羟基喹啉封端苯胺三聚体(qaat)同时加入涂层来提高涂层的防腐性能，尽管8-羟基喹啉封端苯胺三聚体提高二维金属有机框架材料zif-l纳米颗粒在环氧树脂涂料本体中的分散性，但是由于其本身溶于酸碱，尽管在抗菌、抗污方面有良好的表现，但是也难以适应外界多变的环境。因此，提高涂层的耐酸碱性，是当前亟需解决的问题。

3、本发明通过沸石咪唑脂骨架材料疏水改性，使得zifs达到高疏水。添加到涂层中，从而有效减少环境中的水分子进入，通过测试涂层能够在酸碱环境中仍保持良好的防腐效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层，涂层在基底上具有良好的附着力和机械性能，表现出优异的耐酸碱腐蚀性。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层，按重量百分比计，包含以下组分：

4、树脂类：30-60％；

5、固化剂：20-50％；

6、稀释剂：5-20％；

7、流平剂：0.1-1％；

8、高疏水zif纳米粒子：0.5-2％。

9、纳米高疏水粒子通过选取更加疏水的咪唑类配体与zif进行配体交换，得到高疏水zif纳米粒子。其中r可以为链状烷烃和苯环等，比如配体为5,6-二甲基苯并咪唑、1-苄基咪唑、1-苯基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑等。

10、

11、所述的高疏水zif纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：

12、a)将0.3-1份zif纳米粒子溶解在40-60份甲醇中，超声分散1-3分钟(溶液a)；

13、b)将0.3-1份的疏水类配体溶解在30-60份甲醇中，超声分散1-3分钟后，滴加0.1-1份的tea，超声混合均匀(溶液b)；

14、c)将溶液b加入到溶液a中，在40-60℃的温度、200-600rpm的转速下反应12-36h，洗涤干燥后得到高疏水zif纳米粒子。

15、优选纳米高疏水粒子中沸石咪唑脂骨架材料(zif)为zif-7、zif-8、zif-67、zif-90等中的一种或者多种。

16、优选树脂类组分为环氧树脂，聚氨酯树脂、有机硅树脂、环氧有机硅树脂、聚酯树脂、醇酸树脂等中的一种。

17、优选稀释剂组分为丙酮、甲醇、二甲苯、二乙二醇单丁醚、多元醇等中的一种或者多种。

18、优选固化剂组分为胺类、酸酐类、低分子量聚酰胺类固化剂等中的一种或多种。

19、优选流平剂组分为丙烯酸类、有机硅类、氟碳化合物类、聚醚改性硅烷类流平剂等中的一种或多种。

20、高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层的制备方法包括下述步骤：

21、a)将纳米高疏水粒子加入到稀释剂中并超声分散10-30min，后加入流平剂超声分散3-5min；

22、b)将一定量预热好的树脂加入到纳米高疏水粒子溶液中，并通过分散机在1000-3000rpm条件下分散5-10min；

23、c)树脂与固化剂在使用过程中需在40-70℃的真烘箱中预热4-12h，将预热好的固化剂加入到分散均匀的树脂中，在500-1000rpm条件下分散1-3min，树脂与固化剂含量之比为1:0.3-1。

24、d)将混合好的涂料在1000-3000rpm的转速下离心1-5min去除体系中的气泡，并通过喷枪均匀的喷涂在干净的基体表面，得到高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层。

25、本发明的有益效果在于：

26、(1)利用带有咪唑基团的疏水配体，采用一锅法反应对zif纳米粒子进行疏水改性，提高了纳米粒子的疏水性，而疏水配体结构的相似性能够保持zif结构的稳定性。

27、(2)通过在涂层中掺杂高疏水zif纳米粒子，能够填补涂层在固化过程中产生的微孔和裂纹，而粒子本身的抗水性，能够有效延长腐蚀介质到达金属基体的时间，从而提高涂层的耐腐蚀性能。

28、(3)高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层的制备流程简单，能够很好适用于酸、碱、盐等复杂环境中，表现出优异的耐酸碱腐蚀性。

技术特征：

1.一种高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层，其特征在于：按重量百分比计，包含以下组分：

2.根据权利要求1所述的高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层，其特征在于：将咪唑类配体与zif纳米粒子进行配体交换制得高疏水zif纳米粒子；所述的咪唑类配体为5,6-二甲基苯并咪唑、1-苄基咪唑、1-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑中的任一种。

3.根据权利要求2所述的高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层，其特征在于：所述的高疏水zif纳米粒子的制备方法包括如下步骤：

4.根据权利要求1-3任一项所述的高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层，其特征在于：所述的zif为沸石咪唑脂骨架材料，包括zif-7、zif-8、zif-67、zif-90中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层，其特征在于：所述的树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、环氧有机硅树脂、聚酯树脂、醇酸树脂中的一种。

6.根据权利要求1所述的高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层，其特征在于：所述的固化剂为胺类、酸酐类、低分子量聚酰胺类固化剂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层，其特征在于：所述的稀释剂为丙酮、甲醇、二甲苯、二乙二醇单丁醚、多元醇中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层，其特征在于：所述的流平剂为丙烯酸类、有机硅类、氟碳化合物类、聚醚改性硅烷类流平剂中的至少一种。

9.一种制备如权利要求1-8任一项所述的高疏水zif纳米粒子改性防腐涂层的方法，其特征在于：包括下述步骤：

技术总结本发明公开了一种高疏水ZIF纳米粒子改性防腐涂层，属于功能性纳米涂层技术领域。按重量百分比计，包含以下组分：树脂：30‑60%；固化剂：20‑50%；稀释剂：5‑20%；流平剂：0.1‑1%；高疏水ZIF纳米粒子：0.5‑2%。本发明利用疏水基团对ZIF进行常规表面配体交换反应制得高疏水粒子，添加到防腐涂层中以提高涂层的防腐性能，制得的高疏水ZIF纳米粒子改性防腐涂层适用于酸、碱、盐的环境中，并表现出良好的耐腐蚀性。技术研发人员：陈怀银,黎军,蔡伟龙,李丛香,王中贺,李琳受保护的技术使用者：清源创新实验室技术研发日：技术公布日：2024/6/23