一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用

本发明涉及深海防腐蚀涂层，具体而言，涉及一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、有机涂层防护是一种简洁且有效的金属防腐手段。然而，在深海环境中，交变压力的“推-拉”作用会导致树脂/基体界面以及填料/树脂界面的破坏，从而加速涂层的劣化、起泡和剥落。为了提高有机涂层在深海交变压力环境下的抗腐蚀性能并延长材料使用寿命，研究者们通常对涂层中的填料进行改性及修饰，以增强界面间的结合力。在深海环境下使用的有机涂层，需提升填料/树脂界面与金属/树脂界面间的结合力，同时增强涂层对抗交变压力的能力。

2、因此，研发一种新的有机涂层对于解决深海环境下金属防腐问题至关重要。

技术实现思路

1、玄武岩鳞片主要化学成分为43-48％的sio2、11-12％的al2o3、5％的fe2o3、0-5％的mgo等，并具有优异的化学稳定性、耐腐蚀性、耐冲击性和耐高低温性。玄武岩鳞片具有适当的径厚比，当其在有机涂层中固化后，可形成“迷宫效应”，有效阻止腐蚀介质向涂层内部的传输，从而提升有机涂层的抗腐蚀性能。然而，无机填料与树脂之间的界面相容性较差，在交变压力的影响下，此界面成为涂层的易损部位。

2、脲醛树脂是由尿素与甲醛经过聚合反应而成，具备卓越的结构稳定性、热稳定性以及抵抗化学药品侵蚀的特性。作为一种有机材料，脲醛树脂与环氧树脂具有优良的相容性，这有利于增强填料与树脂间的界面结合力。在深海环境下，脲醛树脂能有效地缓解涂层内部的应力，从而延长涂层的使用寿命。

3、鉴于此，本发明提出了一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用，旨在通过采用脲醛树脂对刻蚀玄武岩鳞片进行改性，并将其作为填料与环氧树脂相结合，制备出具有优异耐腐蚀性能和抵抗深海交变压力能力的防腐涂料。

4、本发明提出了一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐涂料的制备方法，包括：

5、naoh溶液和玄武岩鳞片混合，加热并搅拌后降至室温，获得混合物溶液；将所述混合物溶液过滤，使用去离子水洗涤至所述混合物溶液ph为中性，得到表面刻蚀玄武岩鳞片；

6、将所述刻蚀玄武岩鳞片分散在离子水中搅拌至少30min后，加入2-氨基对苯二甲酸，加热并搅拌后降至室温，离心，使用去离子水洗涤，得到改性刻蚀玄武岩鳞片；

7、尿素和甲醛混合搅拌后加入三乙醇胺，调节溶液ph值至8，加热并搅拌后降至室温，得到脲醛树脂预聚物：

8、将所述改性刻蚀玄武岩鳞片和离子水混合搅拌至少10分钟，加入间苯二酚，继续搅拌，并在搅拌过程中滴加甲酸，调节ph值至3，加热并搅拌后降至室温，然后过滤，并用去离子水洗涤，将产物烘干后得到脲醛树脂改性刻蚀玄武岩鳞片；

9、有机溶剂溶解环氧树脂，加入所述脲醛树脂改性刻蚀玄武岩鳞片，搅拌至少30分钟，得到分散好的脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂液体混合物；

10、将固化剂加入脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂液体混合物中，搅拌至少20分钟，超声处理至少20分钟，获得脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂复合涂料。

11、优选的，所述的naoh溶液浓度为3-5mo l/l。

12、优选的，所述naoh溶液和玄武岩鳞片混合加热的加热时间为1-3小时，加热温度为至少100℃；

13、和/或，尿素和甲醛混合搅拌后加入三乙醇胺，调节溶液ph值至8，加热并搅拌时的加热时间为1-24小时，加热温度为至少75℃；

14、和/或，将所述改性刻蚀玄武岩鳞片和离子水混合搅拌至少10分钟，加入间苯二酚，继续搅拌，并在搅拌过程中滴加甲酸，调节ph值至3，加热并搅拌时的加热温度为40-100℃。

15、优选的，所述刻蚀玄武岩鳞片和2-氨基对苯二甲酸的质量比为5-15：1-3；

16、和/或，所述刻蚀玄武岩鳞片与2-氨基对苯二甲酸加热并搅拌时的加热时间为2-5小时。

17、优选的，所述的甲醛溶液浓度为37％。

18、优选的，所述改性刻蚀玄武岩鳞片与间苯二酚的质量比为2-10：0.1-2；

19、和/或，所述脲醛树脂改性刻蚀玄武岩鳞片与环氧树脂的质量比为0.10:1-0.45:1。

20、本发明还提出了一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料，所述脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂通过上述的一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂层的制备方法制备获得。

21、本发明还提出了一种所述的脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料的应用方法，包括：将所述的所述脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料涂覆到待处理物体的表面后进行固化。

22、本发明还提出了一种所述的脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料在制备防腐产品中的应用。

23、优选的，所述防腐产品包括金属防腐涂层、海洋防腐涂层、桥梁防腐涂层、建筑防腐涂层或管道防腐涂层。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

25、采用氢氧化钠进行化学刻蚀，使得光滑的玄武岩鳞片表面生成微米级粗糙结构。随后，通过2-氨基对苯二甲酸对刻蚀后的玄武岩鳞片表面进行改性，使2-氨基对苯二甲酸的一端与玄武岩表面的-oh基团相连，另一端的-nh2与脲醛树脂预聚物结合，从而将脲醛树脂牢固地连接到玄武岩表面。进一步地，通过调控反应条件，构建出不同粒径的脲醛树脂微球，实现尺寸可控的脲醛树脂改性刻蚀玄武岩鳞片。

26、将脲醛树脂改性刻蚀玄武岩鳞片均匀分散在环氧树脂中，使其通过片状玄武岩阻隔水等腐蚀介质的渗透。同时，填料表面球形脲醛树脂与有机涂层具有较好的相容性，能够有效抵抗深海交变压力，释放涂层内应力。这一方法显著提高了涂层的耐腐蚀性和耐深海压力性能，展现出广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述的naoh溶液浓度为3-5mol/l。

3.如权利要求1所述的一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述naoh溶液和玄武岩鳞片混合加热的加热时间为1-3小时，加热温度为至少100℃；

4.如权利要求1所述的一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述刻蚀玄武岩鳞片和2-氨基对苯二甲酸的质量比为5-15：1-3；

5.如权利要求1所述的一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述的甲醛溶液浓度为37％。

6.如权利要求1所述的一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述改性刻蚀玄武岩鳞片与间苯二酚的质量比为2-10：0.1-2；

7.一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料，其特征在于，所述脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料通过权利要求1-6任一项所述的一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂层的制备方法制备获得。

8.一种权利要求7所述的脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料的应用方法，其特征在于，将权利要求7所述的所述脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料涂覆到待处理物体的表面后进行固化。

9.一种权利要求7所述的脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐蚀涂料在制备防腐产品中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述防腐产品包括金属防腐涂层、海洋防腐涂层、桥梁防腐涂层、建筑防腐涂层或管道防腐涂层。

技术总结本发明涉及深海防腐蚀涂层技术领域，公开了一种脲醛树脂改性刻蚀玄武岩/环氧树脂防腐涂料及其制备方法和应用，包括首先，通过碱液处理玄武岩鳞片，使其表面呈现微米结构并产生大量羟基；接着，利用2‑氨基对苯二甲酸与羟基的反应，在玄武岩鳞片表面引入氨基；然后，通过脲醛树脂预聚物与氨基的反应，使球状脲醛树脂在玄武岩鳞片表面生长；进而，通过调控反应条件，制备出具有不同粒径脲醛树脂微球的玄武岩鳞片；最后，制备出具备耐深海压力特性的涂层。本发明涂层中的填料有效阻止腐蚀介质如水等的扩散，同时，玄武岩鳞片表面球状构型有助于释放涂层内部应力，提升涂层的致密性和填料/涂层界面稳定性，使涂层能够抵抗深海交变压力，并具备卓越的防腐性能。技术研发人员：刘莉,崔宇,孟凡帝,刘丽娟受保护的技术使用者：东北大学技术研发日：技术公布日：2024/8/16