[发明专利]一种羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料

说明书

本发明属于环境化学技术领域，具体涉及一种羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料及其制备方法。本发明制备的羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料为纳米复合叠层结构，该材料表面与石墨烯和表面活性剂牢固复合。羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料的整体直径约为400~650 nm，由羟基磷灰石和石墨烯纳米材料通过叠层方式复合在一起，用其制备的防腐蚀涂料具有良好的防腐蚀性能。

技术领域

本发明属于环境化学领域，具体涉及一种羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料及其制备方法。

背景技术

磷酸盐系列防腐蚀颜料作为第二代防腐蚀颜料，最大的优点是对环境友好，属于无毒无害型防腐蚀颜料。磷酸盐在各种涂料体系中的相容性很好，而且在高温条件下，磷酸盐可以产生更加稳定而不易挥发的焦磷酸盐。正因为磷酸盐系列颜料的诸多优点，受到业界的广泛青睐。目前市场上常见的磷酸盐系列产品主要类型有锌的正磷酸盐、聚磷酸盐、焦磷酸盐和偏磷酸盐等，关于羟基磷灰石的关注却很少。

羟基磷灰石（HAP）是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机组成成分，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量约96wt.%，骨头中也约占到69wt.%。羟基磷灰石作为一种重要的生物无机材料，具有优良的生物相容性和生物活性，在仿生材料领域应用非常广泛。众所周知，材料的形貌与性能密切相关，特别是纳米薄片状材料，具有诸多块体材料所不具备的优异特性，能够使材料本征性能更好地发挥出来，起到降本增效的作用，更适合于材料的实际应用。石墨烯是材料领域的明星产品，防腐蚀性能卓越，受到防腐蚀领域的广泛关注。如果将该材料与羟基磷灰石复配，将产生1+1>2的防腐蚀效果。

通过对现有防腐蚀颜料的种类和制备技术的调研发现，目前尚未见有关于羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料的制备研究报道。开发该新型防腐蚀材料，丰富防腐颜料市场品类，提升防腐蚀涂料的性能，意义重大。

发明内容

本发明的目的在于设计并制备出羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料，为金属防腐蚀领域提供一种新型高效的无机复合防腐蚀颜料。

本发明提出一种羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料的制备方法，其具体步骤为：配制一定浓度的硝酸钙溶液、磷酸钠溶液备用。按照一定比例量取硝酸钙和磷酸钠溶液，分别置于两个烧杯中，并向两种溶液中加入一定量的石墨烯和表面活性剂，搅拌至表面活性剂分散充分。将含有石墨烯和表面活性剂的硝酸钙溶液向另外一种溶液中逐滴滴加，整个反应体系置于50 ℃水浴中进行。反应一定时间后，用乙二胺溶液调节体系的pH=8，取沉淀物，用去离子水洗涤数次，放入烘箱中干燥后，得到羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料。具体制备条件为：

硝酸钙和磷酸钠的物质的量之比为5：3；

本发明中羟基磷灰石与石墨烯质量之比为50:1~100:1。

本发明中的表面活性剂为聚乙二醇或聚丙烯酰胺或曲拉通x-100或吐温80；

羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料产物的烘干温度为50~80 ℃。

本发明中，制备方法是利用磷酸根与钙离子反应生成羟基磷灰石过程中放出的热量，使整个反应体系的温度上升，从而提高石墨烯的分散度；而石墨烯附着在羟基磷灰石晶核的表面，有效抑制了羟基磷灰石晶体的生长；当硝酸钙与磷酸钠反应结束后，反应体系的温度下降，石墨烯和羟基磷灰石纳米片均具有很高的表面活性，最终两者通过叠层结构牢固地组装复合在一起，获得羟基磷灰石/氧化石墨烯叠层复合纳米防腐颜料。阻抗测试实验结果表明，同比与相同条件下制备的羟基磷灰石阻抗数值增大了172%。

本发明具有如下优点：

1、首次构筑出结构紧密、规则有序的羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合叠层结构防腐颜料；