[发明专利]一种添加石墨烯复合材料的防腐涂料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于防腐涂料制备领域，尤其涉及一种添加了石墨烯/锌复合材料的防腐涂料及其制备方法。

背景技术

近些年来，随着国家的迅速发展、城市的高速建设，大量的金属材料被应用于基础设施、能源、化工、建筑、交通等领域，随之而来的金属腐蚀情况也越来越严重，给人们的工作、生活带来了诸多不便，给国民经济造成巨大损失。然而，传统防腐涂料存在对环境污染大、防腐作用单一、防腐效果差等问题，使其已无法满足行业发展的需求，所以开发一种新型高效防腐涂料势在必行。现有的一些石墨烯基防腐涂料中的防腐填料以纯石墨烯为主，组分单一，只起到一定的阻隔作用，防腐性能提高不明显，因而限制了其使用范围。

发明内容

为了克服背景技术中所存在的问题，本发明提供一种石墨烯/锌复合材料的防腐涂料。以大比表面积的石墨烯作为载体，在其表面均匀负载锌粒子，一方面，石墨烯独特的二维片层结构可以起到防腐阻隔的作用；另一方面，锌为活泼金属，可以对金属基体起到阴极保护作用。本发明制备的防腐涂料防腐效果优异、对环境无害、工艺简单且易于工业化生产。

为解决上述技术问题，本发明制备的防腐涂料由以下组分构成(按重量百分含量计)：

聚氨酯20～90％、石墨烯/锌复合材料5～15％、着色颜料1～10％、填料5～10％、分散剂0.1～3％、润湿剂0.1～3％、增稠剂0.1～3％、流平剂0.1～1％、消泡剂0.1～1％、杀菌剂0.1～1％、水1～35％。

其中，上述石墨烯/锌复合材料的制备方法为：

(1)将石墨烯粉末装入流化床反应器中，向反应器中通入氮气作为保护气体使料层提高至床层的1/4至1/3之间，预加热至500～550℃，保温20～30min；

作为优选，石墨烯的制备方法为：

将鳞片石墨与高锰酸钾按质量比1:6混合均匀后，加入到含有NaNO₃与浓硫酸的反应器中，40℃搅拌反应2h，加入一定量的蒸馏水稀释后升温至99℃搅拌反应2.5h，再加入冰水和过氧化氢冷却至室温，离心、过滤、洗涤至中性后配成5mg/mL氧化石墨烯液，150℃水热反应12h，离心、过滤、洗涤、烘干研磨至300目，制得石墨烯；

(2)提高反应器温度至650～700℃，将锌粉加入反应器中使其在高温下不断汽化，变成锌蒸汽，锌粉的加入量为石墨烯粉末加入量的3～5倍，调整保护气体的流速使料层提高至床层的1/2左右；

(3)待锌粉完全汽化后，继续保温1h，期间不断降低温度至150～180℃，保温20～30min后停止加热，继续通氮气直至物料冷却，将得到的物料经过砂磨粉碎至150～300目，制得石墨烯/锌复合材料。

上述制备的石墨烯/锌复合材料中，通过锌蒸汽将锌负载于石墨烯上，不仅提高了锌粒子的分散性，避免锌的团聚，而且有效地提高了电子在复合材料中的传递，从而提高了阴极保护的效果。

本发明还提供了一种上述石墨烯/锌复合材料防腐涂料的制备工艺：

将石墨烯/锌复合材料、聚氨酯、填料、分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、杀菌剂和水搅拌10～20min，混合均匀后，再加入着色颜料和流平剂搅拌均匀，即制得含有石墨烯/锌复合材料的防腐涂料。

本发明的有益效果在于：本发明制得的石墨烯/锌复合材料的防腐涂料可以起到物理防腐和化学防腐双重功效，防腐性能优异，使用范围广泛，同时制成的涂料漆膜强度高，附着力好且不易开裂。其中包含的石墨烯具有较大的比表面积和独特的二维片层结构，作为载体可以使负载的锌均匀分散，不发生团聚，提高锌的接触面积，同时它的存在大大增加了漆膜的硬度和耐冲击力，提升了涂层的机械强度；活泼金属锌的加入可以有效的抑制基体的腐蚀，补足物理防腐的不足；同时两者都具有优异的电子传递能力，二者结合在可以起到协同作用。

具体实施方式

以下各实施例、对比例中所采用的原料品种具体为：

聚氨酯(PU806，泰兴市中纺助剂厂)；分散剂(TDA，常州光辉化工有限公司)；润湿剂(LCN-088，常州光辉化工有限公司)；增稠剂(NO，常州光辉化工有限公司)；杀菌剂(防腐杀菌剂，南通市晗泰化工有限公司)；流平剂(K7312，广州市万成环保科技有限公司)；消泡剂(HX-5041，广州市华夏奔腾实业有限公司)；着色颜料(钛白粉，常州纳欧新材料科技有限公司)；填料(云母粉，河北灵寿县旭阳矿业有限公司)。

实施例1

按以下质量百分数配比各组分：