一种席夫碱基阳离子表面活性剂/go疏水涂层的制备方法
阅读说明：本技术 一种席夫碱基阳离子表面活性剂/go疏水涂层的制备方法 (Preparation method of Schiff base cationic surfactant/GO hydrophobic coating ) 是由 刘峥 陈则胜 魏润芝 吴富城 于 2020-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种席夫碱基阳离子表面活性剂/GO疏水涂层。该涂层包括席夫碱基阳离子表面活性剂/GO复合材料和环氧树脂基体。环氧树脂涂层作为一种有机涂层是一种良好的防腐涂料,但由于在固化过程中环氧涂层容易引起一些微孔,且聚合物链之间总是存在一些空隙。本专利提出将席夫碱基阳离子表面活性剂/GO复合材料作为填料加入到环氧树脂中,以赋予环氧涂层疏水性能,进一步提高环氧树脂的耐腐蚀性。(The invention provides a Schiff base cationic surfactant/GO hydrophobic coating. The coating comprises a Schiff base cationic surfactant/GO composite material and an epoxy resin matrix. Epoxy resin coatings are a good corrosion protection coating as an organic coating, but since the epoxy coating tends to cause some micro-pores during curing, there are always some voids between the polymer chains. The Schiff base cationic surfactant/GO composite material is added into epoxy resin as a filler so as to endow the epoxy coating with hydrophobic property and further improve the corrosion resistance of the epoxy resin.)
技术领域
本发明属于防腐涂料制备技术领域，具体涉及席夫碱基阳离子表面活性剂 /GO疏水涂层及其制备方法。
背景技术
环氧树脂涂层作为一种有机涂层，具有优异的机械性能，耐酸碱性能、耐磨 性和绝缘性。另外，它也可以看作是良好的防腐涂料。但是环氧树脂涂料还存在 着许多缺点，在固化过程中在环氧涂层容易引起一些微孔，且聚合物链之间总是 存在一些空隙。这两个缺陷使环境中的腐蚀性介质易穿透涂层与金属材料接触， 从而导致金属表面发生腐蚀，因此常将各种类型的填料和颜料添加到涂料中以改 善涂层性能。纳米氧化石墨烯，作为稳定的纳米材料，添加到涂层后，能有效填 补有机涂层在固化过程中形成的空隙，阻挡腐蚀介质从涂层空隙中渗入金属表面， 大幅提高涂层的耐蚀性。表面活性剂分子结构中同时具有亲水极性基团与疏水长 链非极性基团，作为缓蚀剂，其亲水基团吸附在金属表面，而疏水长链非极性基 团则在溶液中形成斥水屏障，从而阻隔腐蚀介质与金属表面的接触，形成保护膜， 达到减缓金属腐蚀的效果。席夫碱化合物在工业上是一常用的缓蚀剂，如果将席 夫基引入表面活性剂中，制备席夫碱基阳离子表面活性剂，借助表面活性剂结构 中的疏水长链非极性基团，可以进一步提高席夫碱化合物的缓蚀性能。同时将席 夫碱基阳离子表面活性剂与氧化石墨烯结合在一起作为填料添加到环氧树脂中， 可以充分发挥各自的优点，在赋予环氧树脂涂层疏水性能的同时，可有效提高环 氧树脂的耐腐蚀性能。
本申请基于充分利用席夫碱基阳离子表面活性剂强的疏水性能，以及氧化石 墨烯高的防腐性能的思路，采用接枝共混方法制备席夫碱基阳离子表面活性剂 /GO复合材料，并添加到环氧树脂涂料中，在碳钢表面制备了席夫碱基阳离子表 面活性剂/GO疏水涂层。
发明内容
发明目的：环氧树脂涂层作为一种有机涂层是一种良好的防腐涂料，但由于 在固化过程中环氧涂层容易引起一些微孔，且聚合物链之间总是存在一些空隙。 本申请提出借助席夫碱基阳离子表面活性剂良好的疏水性能，以及GO高的防腐 性能，制备席夫碱基阳离子表面活性剂/GO复合材料，并将该复合材料作为填料 加入到环氧树脂中，以赋予环氧涂层疏水性能以及进一步提高环氧树脂的耐腐蚀 性。
发明思路：席夫碱基阳离子表面活性剂由乙醇胺、4-二甲基氨基苯甲醛和十 二烷基溴为原料制备而成，十二烷基溴给予产物长的疏水链，使得席夫碱基阳离 子表面活性剂在具备缓蚀性能的同时，又具有良好的疏水性能，其反应式如下：
纳米氧化石墨烯(GO)能填补有机涂层空隙同时还对腐蚀介质具有阻隔性能。 纳米氧化石墨烯(GO)表面有丰富的羧基，而从上面的反应式可知，席夫碱基阳离 子表面活性剂结构中有羟基存在，所以可以通过接枝的方法，将席夫碱基阳离子 表面活性剂接到氧化石墨烯(GO)，形成一种疏水性能强的耐蚀复合材料,其反应 式如下：
本申请提出席夫碱基阳离子表面活性剂/GO疏水涂层制备方案主要包括以 下内容：
一种席夫碱基阳离子表面活性剂/GO疏水涂层，其特征在于，包括席夫碱基 阳离子表面活性剂/GO复合材料和环氧树脂基体。
所述的席夫碱基阳离子表面活性剂/GO疏水涂层，其特征在于，以质量份数 计，包括在2g环氧树脂中加入席夫碱基阳离子表面活性剂/GO复合材料0.01g。
所述的席夫碱基阳离子表面活性剂/GO疏水涂层，其特征在于,席夫碱基阳 离子表面活性剂/GO复合材料的制备方法：准确称量0.6108g乙醇胺和1.4919g 4- 二甲基氨基苯甲醛于圆底烧瓶中，用20mL乙醇使其溶解，再加入0.15mL冰醋 酸作为催化剂，70℃下搅拌反应5h，反应结束后减压蒸馏出去乙醇溶剂，利用 乙酸乙酯重结晶，最后真空干燥得到淡黄色晶体中间体席夫碱。准确称量0.64g 席夫碱中间体于三口烧瓶中，加入20mL乙醇使其溶解，在搅拌的情况下缓慢滴 加0.83g十二烷基溴，滴加完毕后在80℃下回流搅拌反应48h，反应结束后减压 蒸馏除去乙醇溶剂，产物在抽滤情况下不断用丙酮洗涤出去未反应物质，最后对 产物进行真空干燥得到橘黄色粉末状席夫碱基阳离子表面活性剂。称取0.1g氧 化石墨烯(GO)于20mL二甲基甲酰胺(DMF)中，超声40min使GO均匀分散在 DMF中，再依次加入0.3g席夫碱基阳离子表面活性剂、0.08g二环己基碳二亚 胺和0.009g 4-二甲氨基吡啶，混合溶液在氮气保护下60℃搅拌反应6h，反应结 束后将溶液在4000r/min速度下离心10min，将底层产物用蒸馏水不断洗涤离心， 最后进行真空干燥，得到席夫碱基阳离子表面活性剂/GO复合材料。
所述的席夫碱基阳离子表面活性剂/GO疏水涂层，其特征在于,席夫碱基阳 离子表面活性剂/GO疏水涂层的制备方法：使用4×1.3×0.2cm3碳钢试片作为防 腐涂层的基材，称取0.01g席夫碱基阳离子表面活性剂/GO复合材料于1mL丙 酮中，超声40min使复合材料分散均匀，加入1g聚酰胺固化剂搅拌均匀，再加 入1g环氧树脂和0.1g消泡剂搅拌熟化1h。利用涂膜仪将涂料涂敷在碳钢表面， 室温固化7天，即可在碳钢基材上制备出席夫碱基阳离子表面活性剂/GO疏水涂 层。
所述制备方法获得的涂层具有疏水性能，相比于纯环氧树脂涂层，具有更加 优异的耐腐蚀性能。
附图说明
图1席夫碱基阳离子表面活性剂红外光谱图
图2席夫碱基阳离子表面活性剂质谱图
图3席夫碱基阳离子表面活性剂/GO红外光谱图
图4涂层接触角图，其中(a):环氧树脂涂层；(b)：GO环氧树脂涂层。
图5涂层的交流阻抗谱图
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1。
1席夫碱基阳离子表面活性剂制备方法：
步骤(1)准确称量0.6108g乙醇胺和1.4919g 4-二甲基氨基苯甲醛于圆底烧 瓶中，用20mL乙醇使其溶解，再加入0.15mL冰醋酸作为催化剂，70℃下搅拌 反应5h，反应结束后减压蒸馏蒸出乙醇溶剂，有沉淀析出，利用乙酸乙酯进行 重结晶纯化，将重结晶沉淀进行真空干燥，最后得到淡黄色晶体中间体4-二甲基 氨基苯甲醛缩乙醇胺席夫碱；
步骤(2)准确称量0.64g步骤(1)制得的4-二甲基氨基苯甲醛缩乙醇胺席 夫碱中间体于三口烧瓶中，加入20mL乙醇使其溶解，在搅拌下缓慢滴加0.83g十 二烷基溴，滴加完毕后在80℃下回流搅拌反应48h，反应结束后减压蒸馏蒸出乙 醇溶剂，有沉淀析出，抽滤，用丙酮洗涤除出未反应物，重复5次，最后对沉淀 进行真空干燥，即得到橘黄色粉末状席夫碱基阳离子表面活性剂。
2.制备席夫碱基阳离子表面活性剂/GO复合材料的方法：称取0.1g氧化石墨 烯GO于20mL二甲基甲酰胺DMF中，超声40min使GO均匀分散在DMF中， 再依次加入0.3g步骤(2)中获得的席夫碱基阳离子表面活性剂、0.08g二环己 基碳二亚胺和0.009g 4-二甲氨基吡啶，该混合溶液在氮气保护下60℃搅拌反应 6h，反应结束后将溶液进行离心分离10min，离心机转速控制在4000r/min，将 沉淀用蒸馏水洗涤，再离心，重复5次，最后进行真空干燥，即得到席夫碱基阳 离子表面活性剂/GO复合材料。
3制备席夫碱基阳离子表面活性剂/GO涂层的方法：使用4×1.3×0.2cm3碳 钢试片作为疏水涂层的基材，称取0.01g制备得到的席夫碱基阳离子表面活性剂 /GO复合材料于1mL丙酮中，超声40min使复合材料分散均匀，加入1g聚酰胺 固化剂搅拌均匀，再加入1g环氧树脂和0.1g消泡剂搅拌熟化1h，利用涂膜仪将 涂料涂敷在碳钢表面，室温固化7天，即可在碳钢基材上制备出席夫碱基阳离子 表面活性剂/GO涂层。
4席夫碱基阳离子表面活性剂/GO红外光谱分析
附图1为席夫碱基阳离子表面活性剂红外光谱图，图中3319cm-1为羟基的 伸缩振动峰，2952cm-1和2861cm-1分别为-CH3和-CH2-的伸缩振动峰，1650cm-1为席夫碱基伸缩振动峰，1598cm-1为苯环骨架的伸缩振动峰，1191cm-1为C-N 的伸缩振动峰；附图3为席夫碱基阳离子表面活性剂/GO红外光谱图，图中3157 cm-1为氧化石墨烯中羟基的伸缩振动峰，2923cm-1和2846cm-1分别为-CH3和 -CH2-的伸缩振动峰，1621cm-1为席夫碱基伸缩振动峰。
5.席夫碱基阳离子表面活性剂/GO涂层性能分析
图4为涂层的接触角图，从图4b中可以看出，席夫碱基阳离子表面活性剂 /GO的加入，显著改善了环氧树脂涂层的疏水性能，通过量角法测得，空白环氧 树脂涂层的接触角为66°，添加氧化石墨烯的环氧树脂涂层接触角为70°，而席 夫碱基阳离子表面活性剂/GO疏水涂层的接触角为91.5°。
附图5为涂层的电化学交流阻抗图，从图中可以看出，席夫碱基阳离子表 面活性剂/GO疏水涂层的容抗弧半径远远大于空白环氧树脂涂层，这表明席夫碱 基阳离子表面活性剂/GO疏水涂层的阻抗值远大于空白环氧树脂涂层，席夫碱基 阳离子表面活性剂/GO疏水涂层表现出更加优异的缓蚀性能。
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