一种自愈合抗氧化Phen/CD-MXene/水性环氧树脂防腐涂料及涂层

本发明涉及防腐涂料，具体而言，涉及一种自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料及涂层。

背景技术：

1、金属腐蚀是面临的主要工业问题之一。为了减缓金属腐蚀，通常的防护措施包括涂层、镀层、阳极保护等方法，其中，在金属表面涂覆环氧类防腐涂层操作简便、成本低廉，是目前普遍采取的防腐措施。然而，传统的环氧类涂料存在孔隙率高、硬度低、易产生裂纹等缺点。mxene，尤其是ti3c2tx mxene，具有出色的柔韧性、良好的电子传导性、优异的机械性能，是最常用的二维材料之一，在能源、传感、催化和防腐等领域有广泛的应用前景。将二维mxene加入水性环氧树脂中，可减少涂层的微孔和裂隙，增强涂层防腐性能，但是由于mxene有自然堆积倾向和氧化稳定性低的问题，大大降低它的稳定性。目前，对mxene改性，大多考虑对其分散性的改性，而对其氧化性的改性，主要采用边缘保护和惰性气体低温保护的方法减缓mxene的氧化过程，然而，边缘保护影响mxene的电导率和机械性能，同时在其实际使用中很难始终保持低温和惰性气体环境，这导致mxene仍发生氧化现象。自愈合技术主要通过向涂层中添加缓蚀剂或装载愈合剂的微胶囊实现自我修复，它能够弥补因涂层填料团聚形成的微小孔洞和缝隙，阻碍腐蚀介质侵入。然而，目前的自愈合涂层普遍存在研发和生产成本高、制备工艺复杂等问题。此外，涂层愈合效果受环境和温度的影响较大，在较高或者较低的温度下，愈合能力大大下降。因此，亟需开发一种新型抗氧化ti3c2tx mxene复合填料，以制备具有自愈合性能的水性环氧树脂防腐涂料。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：

2、现有技术中缺少抗氧化、稳定性改性的ti3c2tx mxene的自愈合水性环氧树脂防腐涂料。

3、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案：

4、本发明提供了一种自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料，所述防腐涂料按质量份数包括：pcd-mxene填料0.3～0.8份、水性环氧树脂35～40份、固化剂45～55份、体质填料0.025～0.05份、助剂0.02～0.1份；

5、所述pcd-mxene的制备方法包括如下步骤：

6、步骤1：将氟化锂加入至浓盐酸中，反应完成后加入ti3alc2，边搅拌边刻蚀反应，结束后，采用去离子水洗涤离心，收集沉淀，加入去离子水中，在氮气气氛下冰水浴并超声1h，离心，收集悬浮液，冷冻干燥后得到ti3c2tx mxene粉末；

7、步骤2：将水杨酸、香蕉皮粉末加入去离子水中，搅拌，利用氨水调节溶液至中性；将溶液转移到高压釜中，水热反应，反应完成后，在透析袋中利用去离子水纯化，冷冻干燥得到cd粉体；

8、步骤3：将3-氨基-1-丙醇、naoh加入至dmf中，再加入5-氯-1,10-菲咯啉，加热搅拌至全部溶解，得到第一溶液；将cd粉末加入到正丁醇中，超声处理，加入ti3c2tx mxene粉末和抗坏血酸，搅拌均匀得到混合液；将混合液加入至第一溶液中，氮气气氛下、冰水浴下搅拌，离心、洗涤、干燥，得到pcd-mxene粉末；

9、步骤4：将pcd-mxene、水性环氧树脂、固化剂、体质填料和助剂按质量份数混合，得到pcd-mxene/wep防腐涂料。

10、进一步地，步骤1中氟化锂与ti3alc2的质量比为(1-2)：(0.5-1.5)。

11、进一步地，步骤2中水杨酸、香蕉皮粉末的质量比为(1-3)：(2-4)。

12、进一步地，步骤3中3-氨基-1-丙醇与naoh的比例为1ml：0.75g，naoh与5-氯-1,10-菲咯啉、cd、ti3c2tx mxene、抗坏血酸的质量比为30：30：16：40：1。

13、进一步地，步骤2中水热反应的温度为180～200℃。

14、进一步地，步骤3中超声处理的时间为5～10min。

15、进一步地，所述水性环氧树脂为cydw-100。

16、进一步地，所述固化剂为cydhd-220、cydhd-520或cydhd-625型固化剂中的至少一种。

17、进一步地，所述助剂为消泡剂、润湿剂或分散剂中的至少一种。

18、进一步地，所述体质填料为滑石粉、云母粉或膨润土中的至少一种。

19、本发明还提供一种自愈合抗氧化防腐涂层，所述防腐涂层由上述技术方案任一项所述防腐涂料形成的。

20、相较于现有技术，本发明的有益效果是：

21、一、改性后的pcd-mxene具有高纵横比和大表面积，与水性环氧树脂的相容性良好，有效发挥pcd-mxene的物理阻隔性能，减缓腐蚀介质的渗透，从而提高涂层的耐腐蚀性和稳定性。二、当腐蚀性离子渗入涂层后，pcd-mxene表面负载的cd和5-氯-1,10-菲咯啉与金属离子形成配位键，通过吸附作用形成保护膜，使涂层具有一定的自愈合性能，阻止腐蚀介质与金属表面的直接接触；降低氢离子和氧气在金属表面的渗透速率，减少金属的氧化腐蚀。三、pcd-mxene有大量的含氧官能团，与涂层中的聚合物基材形成化学键或氢键，从而增强涂层与基材之间的结合力。pcd-mxene具有良好的抗氧化和化学稳定性，可以提高涂层对化学物质的抵抗能力。

技术特征：

1.一种自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于，所述防腐涂料按质量份数包括：pcd-mxene填料0.3～0.8份、水性环氧树脂35～40份、固化剂45～55份、体质填料0.025～0.05份、助剂0.02～0.1份；

2.根据权利要求1所述的自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于，步骤1中氟化锂与ti3alc2的质量比为(1-2)：(0.5-1.5)。

3.根据权利要求2所述的自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于，步骤2中水杨酸、香蕉皮粉末的质量比为(1-3)：(2-4)。

4.根据权利要求3所述的自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于，步骤3中3-氨基-1-丙醇与naoh的比例为1ml：0.75g，naoh与5-氯-1,10-菲咯啉、cd、ti3c2txmxene、抗坏血酸的质量比为30：30：16：40：1。

5.根据权利要求4所述的自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于，步骤2中水热反应的温度为180～200℃。

6.根据权利要求5所述的自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于，步骤3中超声处理的时间为5～10min。

7.根据权利要求6所述的自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于，所述固化剂为cydhd-220、cydhd-520或cydhd-625型固化剂中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于，所述助剂为消泡剂、润湿剂或分散剂中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的自愈合抗氧化phen/cd-mxene/水性环氧树脂防腐涂料，其特征在于，所述体质填料为滑石粉、云母粉或膨润土中的至少一种。

10.一种自愈合抗氧化防腐涂层，所述防腐涂层由权利要求1～9任一项所述防腐涂料形成的。

技术总结
本发明涉及一种自愈合抗氧化Phen/CD‑MXene/水性环氧树脂防腐涂料及涂层，涉及防腐涂料技术领域，为解决现有技术中缺少抗氧化、稳定性改性的Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt; MXene的自愈合水性环氧树脂防腐涂料的问题。本发明提供的防腐涂料按质量份数包括：PCD‑MXene填料0.3～0.8份、水性环氧树脂35～40份、固化剂45～55份、体质填料0.025～0.05份、助剂0.02～0.1份。本发明将CD粉末分散于正丁醇中，加入Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt; MXene粉末和抗坏血酸得到混合液，将混合液加入3‑氨基‑1‑丙醇、NaOH和5‑氯‑1,10‑菲咯啉组成的溶液中，在氮气气氛下、冰水浴下搅拌，离心、洗涤、干燥，得到PCD‑MXene粉末。本发明防腐涂层可有效阻止腐蚀介质与金属表面的直接接触；降低氢离子和氧气在金属表面的渗透速率，减少金属的氧化腐蚀。

技术研发人员：张兰河,杜伟,王森,贾艳萍,朱遂一,陈子成,崔金栋
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/7