[发明专利]一种类石墨相氮化碳/环氧树脂耐腐蚀涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种类石墨相氮化碳/环氧树脂耐腐蚀涂料及其制备方法和应用，耐腐蚀涂料包括以下组分：类石墨相氮化碳、环氧树脂、溶剂和固化剂；其中，类石墨相氮化碳与环氧树脂的重量比为：0.5‑5:100；所述环氧树脂的类型为缩水甘油醚类环氧树脂。本发明克服了纯环氧树脂涂料在海洋环境中耐腐蚀性、耐久性差的缺陷，类石墨相氮化碳具有大的比表面积，能够有效地阻碍腐蚀介质进入涂料，使得涂料渗透路径更加曲折，与纯环氧树脂涂料相比，复合涂料的腐蚀速率降低了2‑3个数量级；并且，涂料与基体间的附着力也明显提高，从3B级别提高到5B级别。在极大提高金属基体耐腐蚀性的同时还有效提高了环氧树脂与金属基体表面的附着力。

技术领域

本发明涉及一种类石墨相氮化碳/环氧树脂耐腐蚀涂料及其制备方法和应用，属于防腐涂料技术领域。

背景技术

随着海洋资源开发范围的不断扩大，越来越多的金属和合金被应用于海洋环境。但是，因为海洋环境中大量的腐蚀物质的存在(尤其是Cl^-)，金属和合金不可避免的出现腐蚀破坏。在达到一定使用期限后，金属和合金的耐久性、力学性能的下降会影响海洋船舶和建筑的安全使用。因此，采取合适的防护技术，防止和减缓材料发生腐蚀具有重要的意义，最常见的方法是采用环氧树脂涂料或者金属镀层覆盖在材料表面，形成保护性的覆盖层，避免腐蚀介质与基体的直接接触，从而可以有效的达到保护基体的目的。

环氧树脂分子中存在着大量的极性和活性基团，能够与不同种类的固化剂发生交联固化。作为一种热固化树脂，环氧树脂具有良好的电绝缘性、物理性能、耐热性、耐碱性、较好的粘性、优良的稳定性、成本低廉等优点，成为聚合物材料中使用最为普遍的基本树脂之一，已经被广泛应用于各个领域。然而，纯环氧树脂粘度大、固化后呈三维网络结构，导致其存在很多间隙，会影响其耐腐蚀性能和附着力，因此需要通过不同的方法来提高其耐腐蚀性能，使改性之后环氧树脂能应用于更加严酷的腐蚀磨损环境中。使用纳米材料填充改性环氧树脂涂料，可以有效地加强其综合性能，涂料中小尺寸纳米材料的存在，有利于涂料中应力的传递。目前，主要采用非金属或者金属氧化物、金属和非金属等纳米材料改性环氧树脂以增强其综合性能。

氮化碳（C₃N₄）是一种聚合物半导体，具有比表面积大、密度低、化学稳定性高、耐磨性强等优点，在高性能耐磨材料涂料、膜材料等领域具有广阔的应用前景。然而目前用类石墨相氮化碳作为填料的研究很少，经实验发现，用类石墨相氮化碳作为填料可以有效提高纯环氧树脂涂料的耐腐蚀性和附着力。

发明内容

本发明旨在提供一种类石墨相氮化碳/环氧树脂耐腐蚀涂料及其制备方法和应用，克服了现有技术中纯环氧树脂涂料在海洋环境中耐腐蚀性、耐久性差的缺陷和环氧树脂固化过程中存在微孔的缺陷，并且有效地提高了环氧树脂与金属基体表面的附着力。

本发明以氮化碳（C₃N₄）为原料，C₃N₄经过剥离工艺形成类石墨相氮化碳，是一种片层结构，类石墨相氮化碳纳米片具有比表面积大、密度低、化学稳定性高、耐磨性强等优点，在高性能耐磨材料涂料、膜材料等领域具有广阔前景。将其作为填料添加到环氧树脂涂料中会起到非常好的耐腐蚀效果，相比于当下其他环氧树脂纳米填料的研究，类石墨相氮化碳具有成本低、工艺简单、化学稳定性高、在环氧基体中分散性好等优点，能使基材达到优异的耐腐蚀性能。

本发明提供了一种类石墨相氮化碳/环氧树脂耐腐蚀涂料，包括以下组分：类石墨相氮化碳、环氧树脂、溶剂（正丁醇和二甲苯）和固化剂（乙二胺）；其中，类石墨相氮化碳与环氧树脂的重量比为：0.5-5:100。

所述环氧树脂的类型为缩水甘油醚类环氧树脂。

本发明提供了上述类石墨相氮化碳/环氧树脂耐腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）体相氮化碳bulk g-C₃N₄的制备：