[发明专利]一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法，以大片氧化石墨烯水溶液为原料，加入还原剂自组装成石墨烯微凝胶；采用改性剂对石墨烯微凝胶进行改性；改性后的石墨烯微凝胶、环氧树脂、固化剂和消泡剂混合后浇筑得到高防腐性能的石墨烯/环氧鳞片防腐涂层。本发明采用石墨烯微凝胶‑改性剂改性‑浇筑成型的方法制备石墨烯鳞片防腐涂层，该工艺简单、成本低，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于鳞片防腐涂料制备领域，尤其涉及一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法。

背景技术

环氧树脂通常是指在分子链中含有两个或两个以上环氧基的高分子材料，它的主链一般是以芳香族、脂环族或脂肪族链段为主，同时在主链上还带有环氧基和其他含氧基团，通过环氧基与固化剂(主要包括脂肪胺、聚酰胺和腰果酚等)反应形成的高分子低聚体。作为热固化树脂，环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨蚀性、力学性能、化学稳定性、电器绝缘性，以及收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低廉等优点，在涂料、机械、航天航空、建筑等各个领域得到大量的应用，是聚合物材料中应用最为广泛的基本树脂之一。腐蚀作为材料失效的3种主要形式之一，对国民经济造成了极大的危害，越来越受到国内外研究人员的关注。然而，环氧树脂作为防腐涂料，其固化后交联密度高，呈三维网状结构，硬度大，柔韧性不足，由于分子结构中含有苯核，树脂固化物耐候性差，特别是不耐紫外光照射。环氧树脂涂层不耐高温，在高温下机械强度较低，同时在固化成膜过程中容易形成微孔而降低环氧涂层的致密性，同时随着环氧树脂应用范围的不断扩大和使用环境的不断复杂化，对环氧树脂的防腐性能又提出了新的要求，因此，需要对环氧涂层进行功能化改性以期提高其综合防护性能。目前，国内外提高环氧树脂防腐性能的主要途径包括环氧树脂分子化学改性和纳米无机填料改性环氧树脂。纳米无机填料改性具有工艺简单、性能提升显著、生产成本低等优点，成为环氧树脂提高防腐性能的主要研究方向。

石墨烯是由sp²碳原子构成的具有二维蜂窝状结构的一种新型碳材料，其独特的单原子层结构赋予其优异的物理化学性能，石墨烯具有卓越的力学性能，优异的导电导热性能，石墨烯的二维结构使其具有更优的屏蔽和阻隔性能，同时石墨烯可以通过还原氧化石墨烯法实现大规模生产，被认为是最理想的复合涂层纳米改性填料。

石墨烯的加入能有效提高环氧复合涂层的防腐性能，但石墨烯由六元芳香环构成，片层间存在较强的范德华力，易产生堆叠，堆叠后的石墨烯容易形成水汽通道，导致涂层的致密性大大降低。因此，解决氧化石墨烯的团聚难题，提高其在环氧树脂中的分散性和相容性，获得有序叠层结构的石墨烯/环氧鳞片防腐涂层势在必行。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法，选用大片氧化石墨烯(LGO)为原料，在还原剂存在的情况下自组装成石墨烯微凝胶，并将其加入到环氧树脂中，浇筑法制备石墨烯/环氧鳞片防腐涂层，石墨烯微凝胶在自生重力场作用下，自组装形成鳞片叠层结构的复合涂层，发挥鳞片叠层结构的“迷宫效应”，获得高性能的石墨烯复合涂层，本发明制备的涂层耐盐雾时间大于1000小时。

本发明制备方法具体通过以下技术方案实现：

一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：

1)以氧化石墨烯水溶液为原料，加入还原剂，在50℃下反应，氧化石墨烯部分还原形成微凝胶；

2)将石墨烯微凝胶溶液搅拌并加热至50℃，将改性剂缓慢加入到石墨烯微凝胶溶液中反应，过滤、去离子水清洗后，冷冻干燥；

3)将冷冻干燥后的石墨烯微凝胶粉末加入二甲苯/正丁醇溶液内，震荡分散成均匀的溶液，再加入环氧树脂、固化剂和消泡剂，浇筑法制备涂层，自组装形成鳞片防腐涂层。

进一步的，步骤(1)中所述的氧化石墨烯溶液的浓度为2～10mg/mL，氧化石墨烯片层尺寸为100～500μm。