[发明专利]一种制备高分散性石墨烯防腐涂料的方法

说明书

本发明提供一种制备高分散性石墨烯防腐涂料的方法。将氧化石墨烯与多孔树脂载体交联结合后，添加到密闭设备中与树脂涂料混合，向涂料内部充入超临界二氧化碳气体使体系内部形成均质的气液分散层，同时通过电磁振动推动涂料内部的石墨烯均匀分散后即得所述高分散性石墨烯防腐涂料。解决了石墨烯分散差的技术问题，最终赋予涂料良好的防腐效果。

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种制备高分散性石墨烯防腐涂料的方法。

背景技术

金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属 构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命。金属的腐蚀现象非常普遍，其中用量最大的金属—铁制品的腐蚀最为常见。造成金属材料的腐蚀因素有很多，其中包括，空气或液体中的盐度、温度、pH值及微生物腐蚀。常规的防腐措施是，在金属的表面涂抹一层防腐涂料，以将金属与空气隔离，达到防腐的效果。

防腐涂料，一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一种涂料。常规防腐涂料是在一般条件下，对金属等起到防腐蚀的作用，保护有色金属使用的寿命；重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。防腐涂料一直是涂料的重要分支之一，在工业生产中应用十分广泛。在国民经济生产中，大量金属制品的使用使得设备防腐的要求很高，防腐涂料的市场需求呈现持续上升态势。

石墨烯是纳米材料中厚度最小、强度最大的种类。由于吸光率很低，只有2.3%，所以外观几乎是完全透明的。石墨烯物理性能优异，导热性能比碳纳米管和金刚石还高，室温环境下其电子迁移率超过纳米碳管或硅晶体。石墨烯是当前世界上已知材料中导电性最好的材料，电阻率低于铜或银。石墨烯兼具比表面积大、导电性好、化学稳定性强、力学性能和导热性能优异等优点，一经问世，就受到世界各国的广泛关注。石墨烯应用范围十分广阔，涂料是目前石墨烯众多应用领域中的一个重要组成部分。石墨烯本身具有憎水憎油性，其片层结构具有“迷宫”效应，具有优异的防腐阻隔性能，可阻碍水、腐蚀性离子等向金属基材的渗透，延缓金属基材的腐蚀速度，进而对底材起到防腐的作用，石墨烯优异的导电性能使其能迅速地将阳极反应中金属失去的电子传导到涂料表面，从而阻止金属氧化生成沉淀而发生腐蚀。石墨烯的共轭结构导致其与水、有机溶剂以及聚 合物的相容性较差，因而增加了其在涂料领域中的应 用难度。为解决该问题，可在制备石墨烯的过程中先 将 GO 功能化改性，再按需要进行还原。石墨烯与各种涂料树脂通过物理共混、原位聚合和溶胶-凝胶技术等法复合；或用偶联剂修饰，或采用原位聚合等工艺。这些工艺在改性水性涂料中均证实可行，且性能改进有一定效果。即便如此，石墨烯在防腐涂料中应用存在难以分散的缺陷，会产生自身团聚，破坏其分散的均匀性、致密性，导致制得涂料防腐效果差，阻隔性能不理想，防腐性能反而下降。

当前，针对石墨烯在涂料中的的分散问题开展一系列研究工作，取得了一些成果，但是石墨烯分散性改进以及在涂料中的添加量仍然有限，达不到改性防腐涂料的要求，石墨烯在高掺入量时候的分散问题是在防腐涂料中发挥石墨烯性能的关键技术之一。

发明内容

基于石墨烯在防腐涂料领域的重要意义和石墨烯在防腐涂料中应用存在难以分散的缺陷的矛盾，以及目前技术中为了改善其在树脂涂料内的分散效果，通过化学接枝、化学组装、物理包覆手段处理石墨烯改性分散性，有一定的效果，但给实际生产带来一系列难度，本发明提出一种制备高分散性石墨烯防腐涂料的方法，在不产生任何污染的情况下，通过简单可行的方法实现石墨烯在防腐涂料中的分散，大幅提升防腐涂料的性能。

为解决上述问题，本发明提出一种制备高分散性石墨烯防腐涂料的方法，采用以下技术方案：

一种制备高分散性石墨烯防腐涂料的方法，包括如下工艺步骤：

（1）石墨烯羧基化处理