[发明专利]石墨烯包覆片状金属粉体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯包覆片状金属粉体材料及其制备方法，属于金属粉体材料制备及表面改性处理技术领域。首先将球形金属粉、氧化石墨或氧化石墨烯材料、助剂、溶剂和研磨介质按一定配比加入到球磨机中，在20～200转/分球磨转速下球磨3～18小时，然后将料浆取出分离，经烘干和分级处理，获得石墨烯包覆的鳞片状金属粉体材料。对材料捏合还原修饰处理后，可以得到不同亲水亲油性的石墨烯鳞片状金属粉体材料。本发明将石墨烯用作鳞片状金属粉体材料的表面包覆剂，解决了石墨烯在涂料中的分散难题和包覆剂的导电问题，工艺简单、效率高、产品稳定性好，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及金属基颜填料的制备领域，尤其涉及一种石墨烯包覆片状金属粉体材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是近年来备受关注的一种新型材料，石墨烯由于屏蔽性好，比表面积大，导电性好，作为添加剂能有效提高涂层的耐腐蚀性能，在金属防腐涂料领域具有广阔的应用前景，受到了研究人员的关注。申请号为201510497999.X的专利公开了一种双组份石墨烯防腐涂料的配方，该配方可以大大降低涂料漆膜的厚度，提高防腐效果，同时降低了锌粉的用量。申请号为201510203553.1的专利公开了一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法，加入0.1～20％的纳米石墨烯碎片的防腐涂料具有良好的耐腐蚀效果。当将石墨烯和锌粉共同调制到富锌涂料中时，石墨烯除了起到阻隔腐蚀介质侵入钢铁基体的作用外，还能促进锌粉的阴极保护作用。但是，当将片状锌粉代替球形锌粉和石墨烯调制形成富锌涂层时，由于片状锌粉表面的油脂隔绝作用，石墨烯无法发挥有效的导电联通作用，所制备的涂层仍然以遮蔽作用为主，难以起到遮蔽和阴极保护作用的双重防护效果。除此之外，石墨烯在涂料中的分散问题、界面问题等也是阻碍石墨烯改性富锌涂料开发的技术难题。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种石墨烯包覆片状金属粉体材料及其制备方法，该金属粉体材料调制成防腐涂层后可有效提高涂层的耐腐蚀效果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种石墨烯包覆片状金属粉体材料，该粉体材料是在研磨设备中经研磨制成的片状金属粉表面包覆表面防护层的片状金属粉体材料，其中，所述表面防护层为氧化石墨烯或复合助剂的氧化石墨烯。

本发明实施方式还提供一种石墨烯包覆片状金属粉体材料的制备方法，用于制备本发明所述的石墨烯包覆片状金属粉体材料，包括：

将氧化石墨材料或氧化石墨烯材料中的任一种与球形金属粉、溶剂和研磨介质按比例加入到研磨设备中，在20～200转/分的转速下研磨3～18小时得到料浆，然后将所述料浆取出，经烘干和分级处理，即得到表面防护层为氧化石墨烯或复合助剂的氧化石墨烯包覆的片状金属粉体材料。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的石墨烯包覆鳞片状金属粉体材料及其制备方法，其有益效果为：

由于氧化石墨中的石墨烯层含有能与金属发生键合作用的羧基官能团。当将氧化石墨和球形金属粉调制到一起在研磨条件下制备片状金属粉时，氧化石墨在球磨的高剪切力的作用下能剥离形成含有大量羧基官能团的单层氧化石墨烯，羧基官能团能和球形金属粉压延至片状金属粉形成的新鲜金属面结合形成键合作用，从而从产生钉扎效应，牢牢依附在片状金属粉表面，形成一层稳定的保护膜，即为片状金属粉的表面防护层，可以有效提高片状金属粉体材料的稳定性。同时由于氧化石墨烯通过键合作用钉扎在片状金属粉表面，避免了后期将片状金属粉调制到富锌涂料中时难分散、易团聚的缺点，可以实现氧化石墨烯和片状金属粉的复合高效遮蔽效应、石墨烯的导电效应和鳞片状金属粉的阴极防护效应多效合一，使涂层耐腐蚀性能获得大幅提升，为新一代重防腐涂料提供新型的高性能金属基颜填料。

具体实施方式