[发明专利]一种层层组装结构的石墨烯防腐涂层及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种层层组装结构的石墨烯防腐涂层及其制备工艺，其特征在于：使用喷涂结合旋涂的方法制备石墨烯聚合物复合防腐涂层。该复合结构的制作主要步骤如下：(1)使用维生素C对氧化石墨烯(GO)进行还原。将维生素C与氧化石墨烯的混合溶液喷涂到具有一定温度的基板上，边涂覆边还原，得到还原氧化石墨烯(RGO)涂层；(2)用旋涂的方式将聚乙烯醇缩丁醛(PVB)涂覆在还原氧化石墨烯涂层上；(3)在还原氧化石墨烯的表面再旋涂一层PVB；(4)按照使用要求制备若干层后在烘箱中加热一定时间即可制备得到复合防腐涂层。该方法简单易操作，有利于大面积推广。

技术领域

本发明属于石墨烯防腐涂料的合成制备技术领域，涉及一种层层组装结构的防腐涂层及其制备工艺。

背景技术

由于石墨烯具有密集的离域二维电子态，石墨烯可以屏蔽环境中的任何分子和原子，可以抵御电解质的渗透，进而可以作为涂料中的填料以增强涂料的防腐性能。石墨烯作为防腐的填料有以下几点优势：(1)石墨烯具有疏水性，因为它具有非极性共价双键并防止与水形成氢键；(2)比表面积大，可通过自对准效应形成防腐屏障，效果高于云母鳞片等黏土材料；(3)阻隔性能优异，石墨烯是由多个碳原子六元环构成，具有稳定的共轭结构，可屏蔽环境中的任何分子和原子。石墨烯作为防腐的功能性填料也有一些缺点：(1)石墨烯的分散性不好，在涂料中会发生聚集恶化防腐效果；(2)石墨烯形成的屏蔽层之间可能存在电解质通道；(3)石墨烯与聚合物的相容性较差；这些缺点也限制了其在防腐图层中的应用。因此制备功能化的改性石墨烯是很有必要的。氧化石墨烯含有大量的亲水官能团不利涂层对水的抵抗。为了尽可能的发挥石墨烯原子的不透过性，所以我们采用喷涂并还原的的方法让石墨烯片层尽可能的平行于受保护的基体分布。

发明内容

本发明的目的在于提供一种层层组装结构的防腐涂层及其制备工艺。

本发明的技术方案如下：首先采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，然后用绿色环保的方法还原并喷涂制备还原氧化石墨烯涂层。然后配制PVB涂料，利用旋涂的方式涂覆PVB涂层。交替使用喷涂和旋涂的方式制备这种层层组装结构的石墨烯防腐涂层。

本发明的主要创新点如下：采用绿色环保的维生素C与氧化石墨烯的混合溶液方式配合喷涂加热的工艺可简单大量制备还原氧化涂层，并制备多层结构的防腐涂层。多层结构可以根据受保护的对象灵活的增减层数，操作简单可大量制备。制备的还原氧化石墨烯层可完全实现平行于受保护的基体分布，最大发挥石墨烯的屏蔽功能。

本发明方法中制备还原氧化石墨烯的方法如下：以鳞片石墨为原料，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，取氧化石墨烯粉末配制一定浓度的氧化石墨烯水溶液，超声分散25-35分钟，加入维生素C，在碱性或者中性条件下，一定温度下喷涂在金属基体或者PVB涂层上。

本发明方法中PVB涂料的制备方法：将一定量的PVB溶于无水乙醇中，搅拌3-5小时后加入一定量的的PDMS再继续搅拌，最后制备PVB涂料。

本发明方法中层层组装结构的石墨烯防腐涂层的制备：首先在金属基体表面旋涂一层PVB涂层，然后再喷涂一层还原氧化石墨烯，按照此步骤循环，最终可得到性能优良的防腐涂层。

本发明使用电化学工作站表征防腐涂层的优良防腐性能。

附图说明

图1为制备涂层的防腐机理图。

图2为不同结构防腐涂层的Tafel图。

图3为不同结构防腐涂层的奈奎斯特图。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明作详细说明。