[发明专利]一种金属防腐复合材料涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种金属防腐复合材料涂层及其制备方法，其中金属防腐复合材料涂层的制备原料包括：石墨粉、酸酐、二元胺和N‑甲基吡咯烷酮。制备的金属防腐复合材料涂层，通过将石墨粉制成的石墨烯与通过酸酐和二元胺生成的聚醚酰亚胺进行结合，具有粘性强，能够与金属表面牢固结合；韧性好，不易破碎；防腐能力强，能有效防止金属腐蚀的显著特点；且涂层的毒性低，具有良好的实用性与使用前景。

技术领域

本发明涉及金属防腐涂层领域，特别涉及一种金属防腐复合材料涂层及其制备方法。

背景技术

金属的腐蚀是目前工业上和生活中都不可避免的一个严峻问题，每年社会上都需要投入大量的时间、钱财和资源对金属设备进行防锈，维修和更换。目前对金属的防腐研究是致力于减轻或减缓外界环境对其的腐蚀作用，最常用的做法就是在金属表面涂层以延长其暴露于服役环境中的使用寿命。

随着先进制造业的兴起，可持续的工艺和材料将会越来越重要。目前，锌基合金是合金钢中最常见的以牺牲活性金属来保护主体金属基体的一类金属涂层防腐方法。因为其保护的程度与涂层的厚度成正比，对于敏感部件则需要长时间的防腐，所以这不可避免会提升生产成本。同时由于锌涂层比其保护的钢基材延展性更小，钢的变形而会引起电镀层的剥落或破裂，从而损害涂层的耐腐蚀性。此外，锌涂层易受前体价格波动的影响，这是近年来越来越重要的问题。

而铬和各种铬酸盐涂层来镀覆碳钢、锌和铝基板进行防腐已经早在上个世纪就被广泛应用，这是由于电镀具有易操作性，且其镀覆制品具有优异的耐腐蚀性，显著的耐磨性，能高达1000kg/mm²的维氏硬度值，优异的表面光洁度等优点。但由于六价铬的强烈致癌性、处理电镀浸渍的环境问题以及电镀过程中产生有害物质的影响，所以将铬酸盐用于金属涂层进行防腐的应用被严重限制。因此随着新材料、新工艺的不断研究，需要开发出一种新型防腐性能优异且无害的涂层材料就显得尤为重要。

目前已经开发出很多能代替锌和铬酸盐的涂层材料，主要包括工程聚合物、导电聚合物、聚硅氧烷、金属氧化物、热喷涂金属陶瓷，自组装单层材料、活性腐蚀抑制剂、生物活性或仿生材料。聚合物涂层已经显示出潜在的腐蚀抑制作用，但是均难以粘附在金属基材上。

发明内容

为解决以上背景技术中提到的问题，本发明提供一种金属防腐复合材料涂层，制备原料包括：石墨粉、酸酐、二元胺和N-甲基吡咯烷酮。

进一步地，还包括多壁碳纳米管。

进一步地，所述原料主要由以下重量份的比例组成：

进一步地，所述多壁碳纳米管质量分数大于99％，外径为13nm～18nm，长度为3μm～30μm。

进一步地，所述酸酐为二苯醚二酐、醋酸酐和邻苯二甲酸酐中的一种或多种；所述二元胺为乙二胺、三乙烯二胺和间苯二胺中的一种或多种。

进一步地，包括以下步骤：

S100、将石墨粉置于N-甲基吡咯烷酮混合搅拌；

S200、对S100混合物中的石墨粉进行超声剥离处理，得到非功能化纳米石墨烯；

S300、在S200中得到的非功能化石墨烯中加入酸酐和二元胺，在80℃～100℃下超声处理5min后，混合搅拌0.5h～2.0h，进行原位聚合，得到纳米石墨烯/聚酰胺酸混合物；

S400、将S300得到的纳米石墨烯/聚酰胺酸混合物均匀涂覆至清洁的合金钢表面；

S500、将涂覆有纳米石墨烯/聚酰胺酸混合物的合金钢在150℃下固化5min～10min后，再于250℃～280℃下处理5min～10min，即完成金属防腐复合材料涂层的制备。

进一步地，在S300中加入酸酐和二元胺后，再加入多壁碳纳米管。