[发明专利]一种聚苯胺/碳化硅/石墨烯复合防腐涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防腐涂料，特别是涉及一种聚苯胺/碳化硅/石墨烯复合防腐涂料及其制 备方法，属于新型复合材料与功能涂料领域。

背景技术

金属腐蚀是金属材料受周围环境作用发生化学或者电化学反应，从而导致金属材料性能 被破坏的现象。因此为了减少甚至阻止金属腐蚀，人们采用阴极保护法、涂层法来保护金属。 目前最常见、最便捷、最有效的方法之一是在金属表面涂覆一层防腐蚀涂料，隔绝外界环境 与金属表面接触，从而达到金属防腐的目的。目前在石油行业、电力行业、以及基础建设等 领域对于防腐涂料需求日益增长。

导电高分子之一的聚苯胺作为一种新型防腐材料，能提高金属腐蚀电位，传导腐蚀过程 中形成的电子，阻碍电子向氧化物质传递，在金属表面形成钝化层，减缓金属的腐蚀。石墨 烯是目前世界上最薄的二维材料，它热稳定性好、导电性优异、硬度高等优点使其在可以应 用在涂料中。中国发明专利申请CN102604533A与CN104910752A公布了基于聚苯胺与石墨烯 复合材料的防腐涂料及制备方法。两项发明均认为石墨烯有利于提高漆膜物理防腐性能，而 负载在石墨烯的聚苯胺可以提供电化学防腐性，二者的协同作用使得该涂料具有良好的金属 防腐性能。然而在上述专利中，石墨烯没有得到进一步的处理，其在分散过程中容易发生团 聚、重堆叠影响自身性能的发挥。另一方面这些涂料在日常使用过程中，不可避免地会发生 各种摩擦磨损，导致金属基底表面涂料的破坏与脱落。因此现有的防腐涂料效果一般，非常 有必要开发一种新型防腐涂料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有物理与电化学双重防腐、物理性能好、综合性能优良的 聚苯胺/碳化硅/石墨烯复合防腐涂料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种聚苯胺/碳化硅/石墨烯复合防腐涂料，由 以下组分构成，

环氧树脂40-60，聚苯胺/碳化硅/石墨烯复合材料5-10，固化剂10-30，增塑剂1-5，消泡 剂1-5，溶剂20-40，按质量百分比计。

按上述方案，所述的聚苯胺/碳化硅/石墨烯复合材料的制备方法是：

1)将0.5-1g碳化硅加入十二烷基苯磺酸钠水溶液中，超声分散5-30分钟后加入苯胺， 在0-4℃搅拌混合均匀，十二烷基苯磺酸钠浓度为20-50mg/mL，苯胺浓度为0.1-0.5mol/L；

2)配置pH＝1-4的含有氧化剂的水溶液，冷却至0-4℃，所述氧化剂为氯化铁、硝酸铁、 或过硫酸铵，氧化剂与苯胺的摩尔比为3:1-1:2；

3)将步骤1)与步骤2)的溶液混合，在0-4℃下搅拌反应4-12小时，过滤、洗涤、干 燥，得到聚苯胺/碳化硅复合材料；

4)将聚苯胺/碳化硅复合材料分散在水中，配制聚苯胺/碳化硅复合材料重量含量为 0.5-10％的悬浮液，将悬浮液在搅拌下滴加到浓度为0.5-5mg/mL的氧化石墨烯水溶液，滴加 完成后过滤、干燥即得到氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料；

5)将氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料置于水合肼中，在70-95℃下还原反应12-24小 时，过滤、洗涤、干燥，得到聚苯胺/碳化硅/石墨烯复合材料。

所述的聚苯胺/碳化硅/石墨烯复合防腐涂料的制备方法，其特征在于：

1)将0.5-1g碳化硅加入十二烷基苯磺酸钠水溶液中，超声分散5-30分钟后加入苯胺， 在0-4℃搅拌混合均匀，十二烷基苯磺酸钠浓度为20-50mg/mL，苯胺浓度为0.1-0.5mol/L；

2)配置pH＝1-4的含有氧化剂的水溶液，冷却至0-4℃，所述氧化剂为氯化铁、硝酸铁、 或过硫酸铵，氧化剂与苯胺的摩尔比为3:1-1:2；

3)将步骤1)与步骤2)的溶液混合，在0-4℃下搅拌反应4-12小时，过滤、洗涤、干 燥，得到聚苯胺/碳化硅复合材料；

4)将聚苯胺/碳化硅复合材料分散在水中，配制聚苯胺/碳化硅复合材料重量含量为 0.5-10％的悬浮液，将悬浮液在搅拌下滴加到浓度为0.5-5mg/mL的氧化石墨烯水溶液，滴加 完成后过滤、干燥即得到氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料；

5)将氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料置于水合肼中，在70-95℃下还原反应12-24小 时，过滤、洗涤、干燥，得到聚苯胺/碳化硅/石墨烯复合材料；