[发明专利]一种石墨烯/聚苯胺复合材料防腐涂料助剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯/聚苯胺复合材料防腐涂料助剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将可膨胀石墨煅烧，得到膨胀石墨；(2)将3‑氨基苯硼酸与膨胀石墨超声分散在第一溶剂中，加热回流反应，过滤并洗涤得到改性膨胀石墨；(3)取改性膨胀石墨与苯胺单体加入到掺杂酸溶液中，超声分散均匀后保温于0～10℃；(4)取过硫酸铵溶于掺杂酸溶液中，在0～10℃下用恒压滴液漏斗以0.01～0.05mL/s的滴加速度加入到步骤(3)的物料中，反应6～12h后抽滤并洗涤至滤液无色，冻干12h后得到石墨烯/聚苯胺复合材料；(5)将步骤(4)所得的石墨烯/聚苯胺复合材料与环氧类基体树脂以及第二溶剂混合调漆，即得到含石墨烯/聚苯胺复合防腐涂料助剂。本发明的操作工艺简单，环保高效，适于工业化生产。

技术领域

本发明属于有机无机复合材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯/聚苯胺复合材料防腐涂料助剂的制备方法。

背景技术

腐蚀保护在现代金属加工业中起着突出作用。大量数据表示，腐蚀对国家经济以及工业化发展造成重大损失。因此，许多有机和聚合物涂层被用来保护金属以免受腐蚀。由于发现电活性聚苯胺(PANI)涂层比其他聚合物具有更好的抗腐蚀性能，PANI功能化防腐涂层在过去受到很多关注。

石墨烯作为一种新型二维材料，其优异的理化性质引起广泛关注。石墨烯由于其大比表面积、优异的电学、光学等性能，令其在各个领域都展现了诱人的前景，将石墨烯应用到防腐涂料中，石墨烯具有物理隔绝以及电子传导的作用。石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积生长法和电解法等，其中机械剥离法效率低下，而其他方法成本较高且不易大量制备。因此选择一种高效、低成本的石墨烯制备方法可以有效降低涂料的制备成本。

CN105176310A公开了一种改性石墨烯导电涂料的制备方法，其利用氧化石墨烯与聚苯胺共轭作为填料添加到基体树脂中，此法可以制备氧化石墨烯/聚苯胺复合材料，但是其氧化石墨烯制备成本高昂，而且氧化石墨烯未全部还原为石墨烯。CN105802314A公开了一种添加石墨烯的涂料，其可以使石墨烯较好的分散，但是其只添加石墨烯，成本高昂且作用单一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种石墨烯/聚苯胺复合材料防腐涂料助剂的制备方法。

本发明中石墨烯/聚苯胺复合材料制备原理：将可膨胀石墨进行煅烧得到膨胀石墨，利用膨胀石墨所带羟基与硼酸基团形成硼酸酯使3-氨基苯硼酸通过共价键的方式结合到膨胀石墨表面上得到改性膨胀石墨，苯胺在改性膨胀石墨片层间聚合并与3-氨基苯硼酸发生共聚，使其聚合在石墨片层表面，扩大改性膨胀石墨间片层间距，插层成石墨烯，洗涤干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合材料。

本发明的技术方案如下：

一种石墨烯/聚苯胺复合材料防腐涂料助剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将可膨胀石墨放入700℃～1000℃马弗炉中，煅烧20s～60s后取出，得到膨胀石墨；

(2)将3-氨基苯硼酸与步骤(1)得到的膨胀石墨以1～10∶1的质量比超声分散在第一溶剂中，加热至60～100℃回流反应2～10h，过滤并洗涤得到改性膨胀石墨；

(3)取步骤(2)所得的改性膨胀石墨与苯胺单体以2～20∶1的质量比加入到浓度为1mol/L的掺杂酸溶液中，超声分散均匀后保温于0～10℃，其中掺杂酸溶液与苯胺单体的体积比为100～800∶1～5；

(4)取与步骤(3)中的苯胺等物质的量的过硫酸铵溶于浓度为1mol/L的掺杂酸溶液中，在0～10℃下用恒压滴液漏斗以0.01～0.05mL/s的滴加速度加入到步骤(3)的物料中，反应6～12h后抽滤并洗涤至滤液无色，冻干12h后得到石墨烯/聚苯胺复合材料；