[发明专利]一种用于铁路设施的降噪石墨烯防腐涂料及制备方法

说明书

本发明属于防腐涂料的制备技术领域，提供了一种用于铁路设施的降噪石墨烯防腐涂料及制备方法。该方法将过氧化钠粉末与石墨烯粉末混合后，在包衣锅内预热并转动，将熔融态的水性聚氨酯喷向粉末表面，包覆粉末形成均匀的薄膜封装层，冷却后得到涂料添加剂，在涂料使用前将其加入涂料中并混合均匀，随着薄膜溶解，过氧化钠与水反应生成气体，形成泡孔并促进石墨烯的二次分散，得到降噪防腐涂料。与传统方法相比，本发明制备的石墨烯涂料可有效防止石墨烯的层间重聚现象，同时可以形成微孔，具有一定的降噪效果和较好的机械性能及防腐性能，制备机械设备简单常见，能耗较低，产品质量易控制，环境友好性佳。

技术领域

本发明属于防腐涂料的制备技术领域，提供了一种用于铁路设施的降噪石墨烯防腐涂料及制备方法。

背景技术

在化工、石油、食品、轻工等行业中，绝大多数的设备、管道由于腐蚀介质的存在而发生腐蚀，腐蚀介质的浓度、温度随时变化，交替作用，因此腐蚀非常严重。用各种防蚀材料做成覆盖层或衬里，就是使金属设备与腐蚀介质完全隔离，防止设备的腐蚀与磨蚀，提高设备的耐蚀性、耐磨性、安全性和使用寿命。随着科学技术的日新月异，防腐蚀技术也进入了一个新阶段，各种新型耐蚀材料和施工方法不断涌现。

在各种防腐技术中，涂料防腐蚀技术应用最广泛，因为它具有许多独特的优越性。首先它施工简便，适应性广，不受设备面积、形状的约束，重涂和修复方面费用低;其次是涂料防腐可与其它防腐蚀措施联合使用(如阴极保护等)，便可获得较完善的防腐系统。

对于防腐涂料来说，传统防护涂层受限于自身材料性质及工艺，对金属基体的腐蚀防护作用往往不理想，个别性能突出的成本又很高，降低了涂层的性价比，而且相当一部分涂层因含铅锌或铬酸盐等重金属或有毒物质，存在一定的环境污染风险，也消耗了大量的不可再生资源，不利于社会经济的可持续发展。因此，开发各类新型长效环保的防腐蚀涂料成为新热点。

石墨烯广泛和独特的性能展现了其在金属材料防腐领域的巨大潜力。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，阻止扩散渗透的进行；其次，石墨烯具有很好的热稳定性和化学稳定性，不论是在高温条件下（可高达1500℃），还是在具有腐蚀或氧化性的气体、液体环境中均能保持稳定。另外，石墨烯良好的导电、导热性能对金属服役的环境提供了有利条件。石墨烯还是目前为止最薄的材料，其对基底金属的影响可以忽略不计。同时还兼具高的强度和良好的摩擦学性能，不仅能提高导电性或耐盐雾性能， 还能进一步降低涂层厚度，增加对基材的附着力，提升涂料的耐磨性。目前国内外研究人员在石墨烯防腐涂料技术研究取得了不俗成果，Sun等人发明了一种基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料及其制备方法，其特征在于，按质量份计，包括氟化丙烯酸酯50～60份、二苯醚树脂30～35份、聚乙烯醇缩丁醛树脂10～15份、聚丙烯酰胺5～8份、羟甲基纤维素钠3～5份、纳米二氧化硅15～25份、分散剂0.2～0.8份、防腐蚀剂0.3～0.6份、附着力促进剂0.6～1.2份、石墨烯粉体0.5～1.5份，此发明的防腐蚀涂料在钢材表面形成一层致密、坚硬的保护膜，并使涂料能够均匀的分布在钢材表面，使得钢材表面与空气中腐蚀性介质完全隔离，达到很好的防腐效果，可进一步提高钢材防腐蚀涂料的防腐蚀性能和附着力。但现有技术方法的明显缺陷是因石墨烯因自身团聚，破坏其分散的均匀性、致密性，其应用于涂料时发生团聚，涂膜内部产生应力集中，造成机械性能、防腐性能下降，同时存在难以分散和容易重新重叠聚集的问题，并且无降噪功能。

发明内容

针对现有石墨烯用于防腐涂料分散缺陷和防腐涂料难以吸音降噪的问题，提出一种用于铁路设施的降噪石墨烯防腐涂料及制备方法，通过发泡剂作用，经高稠度涂料内部的微泡的生长而使得石墨烯均匀分散。在干燥环境中混合过氧化钠粉末与石墨烯粉末，然后用水溶性聚氨酯薄膜封装混合粉末并添加到涂料中。随着薄膜的溶解，过氧化钠与水反应生成气体，带动石墨烯均匀分散在高稠度涂料内，同时内部生成泡孔。此方法产生的微泡孔结构赋予了涂料微孔吸音降噪优势，同时由微泡孔生长的拉伸、膨胀作用促进石墨烯的二次分散，使涂料性能更优良。