[发明专利]一种氧化石墨烯/磷酸锌复合防腐颜料

说明书

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯/磷酸锌复合防腐颜料的原位自热合成方法。本发明采用的原位自热合成法巧妙利用磷酸根与锌离子反应生成磷酸锌过程中放出的热量提高反应体系的温度，从而大大提高氧化石墨烯的分散度；而分散后的氧化石墨烯附着在磷酸锌晶核的表面，有效抑制了磷酸锌晶体的生长；当硝酸锌与磷酸钠反应结束后，反应体系的温度下降，氧化石墨烯的分散度也随着温度的下降而降低，从体系中析出牢固附着在磷酸锌材料的表面，最终获得氧化石墨烯/磷酸锌复合防腐颜料，为金属防腐蚀领域提供了一种高性能，低成本的防腐颜料。

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及一种氧化石墨烯/磷酸锌复合防腐颜料及其原位自热合成法。

背景技术

金属腐蚀现象及其危害广泛存在于日常生活与工业生产中，因腐蚀导致的直接经济损失相当巨大。一般控制金属腐蚀的主要方法有：(1)合理选用耐腐蚀材料，研发耐腐蚀的金属合金；(2)在金属材料的表面添加保护层，使金属材料与腐蚀环境隔离；(3)在环境中或金属材料表面加入缓蚀剂，减缓腐蚀的速率；(4)运用电化学方法，使腐蚀速率减缓或停止的方法保护金属材料。在上述防腐方法中，最经济、最有效且应用最为广泛的方法是金属材料表面添加保护层，即防腐颜料防护。目前，防腐颜料根据功能性不同，可将防腐颜料划分为三大类，分别是活性防腐颜料、屏蔽性防腐颜料和牺牲型防腐颜料，而这些防腐颜料主要分为无机防腐颜料、有机防腐蚀颜料以及复合型防腐颜料。

氧化石墨烯是近年来发展的明星材料，在防腐蚀领域表现也非常卓越，有很多关于氧化石墨烯应用的技术被开发出来。比如，发明专利CN201610374725.6公开了一种氧化石墨烯防腐涂料及其制备方法，该涂料由氧化石墨烯20-45份，乙醇40-70份，甲苯50-80份，正丁醇25-40份，锌粉2-8份，聚乙烯吡咯烷酮10-18份，水合肼3-7份，丙烯酸树脂30-50份，吡啶0.5-2份，固化剂2-6份。制备方法是：先制备氧化石墨烯，然后氧化石墨烯和聚乙烯吡咯烷酮、水合肼制备改性氧化石墨烯分散液，再加入其他组分混合均匀，抽真空调节粘度即制得氧化石墨烯防腐涂料。本发明利用改性氧化石墨烯具有超大的比表面积、优异的防腐性能、导电性能，以及良好的化学稳定性，制备了一种防腐效果好、使用寿命长、无毒无污染、涂料涂层薄、使用范围广的新型复合涂料。发明专利CN201710421928.0，提供了一种涉及海洋防腐蚀性保护膜材料，具体说是一种利用层层自组装技术(LBL)在金属表面加入氧化石墨烯制备海洋防腐蚀性保护膜及其方法。一种在金属表面加入氧化石墨烯制备海洋防腐蚀性保护膜的制备方法，其特征在于：将预处理后铝合金试样经硝酸铈溶液浸泡，浸泡后高温干燥，干燥后利用层层自组装技术在试样上沉积聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)层，而后再经氧化石墨烯沉积，最后再经过一次聚乙烯亚胺和聚丙烯酸层的沉积，进而实现多层循环电化学沉积，即制备得氧化石墨烯防腐蚀性保护膜。将预处理后铝合金试样经硝酸铈溶液浸泡，浸泡后高温干燥，干燥后利用层层自组装技术在试样上沉积聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)层，而后再经氧化石墨烯沉积，最后再经过一次聚乙烯亚胺和聚丙烯酸层的沉积，进而实现多层循环电化学沉积，即制备得氧化石墨烯防腐蚀性保护膜。本发明加入氧化石墨烯的铝合金表面的多层自组装膜在3.5% NaCl溶液中的缓蚀效率超过99%，经过摩擦200 mm或者400 mm后，多层自组装膜的缓蚀效率超过96%，在海洋腐蚀防护方面具有巨大的潜在应用。发明专利CN201611036205.0；提供了一种2-巯基苯并噻唑改性氧化石墨烯防腐涂料及其制备方法，按其质量比，其原料包括：2-巯基苯并噻唑改性氧化石墨烯5-20；基体树脂30-70；流平剂0.5-1.0；消泡剂0.5-1.0；分散剂0.5-1.0；成膜助剂0.5-1.0；稀释剂20-35。本发明在分子设计的基础上，利用氧化石墨烯表面官能团，将2-巯基苯并噻唑接枝到氧化石墨烯表面。合成的材料既具备氧化石墨烯的物理阻隔性，又具备2-巯基苯并噻唑的缓蚀性。同时氧化石墨烯表面的含氧官能团够使其与环氧树脂等一些有机树脂之间具有优异的相容性和接合面结构。以此作为填料，能够提高在环氧树脂中的分散性，并且防腐蚀性能明显增强。同时氧化石墨烯的加入能有效提高防腐涂料的机械性能。发明专利CN201710349844.0，提供了一种氮化硼-氧化石墨烯复合防腐填料的制备方法，具体为在利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯的过程中，加入氮化硼粉末，在合成氧化石墨烯的同时，可实现氧化石墨烯与氮化硼的复合。本发明改善了氧化石墨烯和氮化硼的亲水性，解决了其在有机树脂中的分散性差，及其在环氧涂层中防腐性能低的问题。该合成方法操作简便，易于实现，成本较低。将合成的氮化硼-氧化石墨烯复合填料添加到环氧树脂中可大幅度提高环氧涂层的耐蚀性能，适用于氮化硼和氧化石墨烯防腐涂层的改性处理。