[发明专利]一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于防腐蚀涂料技术领域。具体涉及一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法。

背景技术

   石墨烯的准二维结构有着独特物理化学及生物等方面的性能，吸引了材料等各个领域科学家的关注，已被广泛应用于超级导电薄膜、传感器、高性能电子器件和储能材料等方面。

    石墨烯在金属材料的防腐领域也具有非常大的潜力。首先，石墨烯稳定的sp2杂化结构使其能在金属与活性介质间形成物理阻隔层，阻止气体或液体分子的扩散渗透。Bunch等在研究石墨烯制备微小密封“气球”时发现石墨烯能有效阻碍气体原子的通过；其次，石墨烯具有很好的热稳定性和化学稳定性，不论是在高温(可高达1500℃)条件下还是在具有腐蚀或氧化性的气体或液体环境中均能保持稳定。由此使得石墨烯成为一种优异的保护涂层材料。

石墨烯现已经应用到涂料防腐的某些方面：

“一种基于石墨烯的耐高温防腐涂料及其制备方法”（CN 103589281 A）专利技术，该技术按质量百分比由以下组分组成：环氧树脂5-60%,聚苯硫醚树脂3-30% ,氨基树脂3-30%，颜料1-10%，石墨烯1-20%，正丁醇3-50%，消泡剂0.1-0.3%，聚羟酸钠盐0.1-10%，邻苯二甲酸二丁醋0.1-5%，膨润土0.5-1. 0%，流平剂0. 2-0.5%。制备方法包括以下步骤：(1)将石墨烯、环氧树脂和聚苯硫醚树脂加入到正丁醇中，超声搅拌30-180分钟；(2)将氨基树脂、颜料、消泡剂、邻苯二甲酸二丁醋、流平剂按规定量加入研磨机中，研磨至细度小于30微米；(3)将步骤(1)和步骤(2)制得的物质混合后搅拌10-120分钟，加入膨润土后继续搅拌10-60分钟，接着在研磨机中研磨10-120分钟，过滤，得到基于石墨烯的耐高温防腐涂料，再密封、包装。可见其中制备方法繁琐，超生分散时间较长，且需要研磨和过滤等步骤。

    “一种含石墨烯的海洋防腐抗污涂料及其制备方法”（CN 103589282 A）专利技术，该技术提到涂料涂覆后，需在室温20~25℃晾置48h后，再在60 0C下烘烤2~3h，可见制备周期长且工艺复杂。

    “一种石墨烯改性的氟树脂涂料”（CN103740192 A）专利技术，该技术的涂料中提到第一添加剂为纳米A1₂O₃、纳米TiO₂、纳米ZnO、钛酸钾中的一种或几种，第二添加剂为云母粉、膨润土、贝壳粉与纤维素的组合物，第一添加剂与第二添加剂的质量比为1︰1~30，效果虽好但其中的添加剂种类多使得成本提高。这些专利技术中虽然涉及石墨烯，但未就石墨烯的尺寸大小进行限定，且涂料配方复杂，涂料适用范围较窄，如有的只适用于海洋环境，有的只适用于高温环境。

发明内容

    本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低和工艺简单的基于纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的制备方法，用该方法制备的纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的防腐蚀效果好和适用范围广。

    为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，所述防腐涂料的化学成分及其含量是：成膜剂为20~80wt%，溶剂为10~30wt%，纳米石墨烯碎片为0.1~20wt%，颜料为1~10wt%，填料为1~10wt%，助剂为1~20wt%。

    按所述防腐涂料的化学成分及其含量进行配料，然后超声分散5~20min，即得纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料。

    所述成膜剂为聚醚酰亚胺、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯、氟碳树脂、醇酸树脂和苯酚甲醛树脂中的一种或两种。

    所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮、水、正丁醇、丙酮、醋酸正丁酯、乙醇和乙酸丁酯中的一种或两种。

    所述纳米石墨烯碎片的直径≤200nm，厚度≤5 nm。

    所述颜料为钛白粉、甲苯胺红、铅铬黄和孔雀石绿中的一种；所述颜料的粒径≤48μm。

    所述填料为铝粉、玻璃鳞片、二氧化钛粉和氧化锌粉中的一种；所述填料的粒径≤75μm。

    所述助剂为邻苯二甲酸二丁酯、BYK-306、二硫代氨基甲酸酯、磷酸三丁酯、乙二胺、DHI缩二脲和甲乙基酮肟中的一种或两种。

    由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

    1、工艺简单、分散时间短。由于本发明采用的纳米石墨烯尺寸小，即纳米碎片的直径≤200nm，厚度≤5nm，超声分散5~20min，故分散时间短且不需要过滤，制备方法简单。