[发明专利]基于石墨烯的耐腐蚀涂料

说明书

在一个方面中，用于保护暴露于腐蚀环境的部件的涂料包括环氧酚醛树脂和石墨烯纳米薄片。在另一个方面中，保护暴露于腐蚀环境的制品的方法包括将耐腐蚀的环氧酚醛涂料施加到暴露于腐蚀环境的所述制品的表面并且使所述耐腐蚀的环氧酚醛涂料固化。所述涂料包含0.1至2.0重量％的石墨烯纳米薄片，所述石墨烯纳米薄片含有5至15原子％的氧。

发明背景

本发明总体涉及涂料，更具体地涉及耐腐蚀涂料。

在有显著空气污染的世界各地投入运行的铝制飞机热交换器可能表现出由含硫污染物与大气湿气反应形成的硫酸所引起的相当大的腐蚀。目前使用的屏障涂料在防止或减少这种腐蚀方面仅部分有效。用于改善耐腐蚀性的含六价铬的常规蚀洗底漆具有相关的环境和健康风险，并且在高腐蚀环境中显示出不充分的结果。添加多个屏障涂料层，虽然能够延迟腐蚀，但是显著增加了制造时间和成本。需要改良的和更环保的耐腐蚀涂料以增加部件寿命，同时提高制造产量并降低制造成本。

发明内容

在一个方面中，用于保护暴露于腐蚀环境的部件的涂料包括环氧酚醛树脂和石墨烯纳米薄片。

在另一个方面中，用于腐蚀环境中的制品包括金属衬底和耐腐蚀涂料，所述耐腐蚀涂料设置于所述金属衬底的表面上。所述耐腐蚀涂料包含环氧酚醛树脂和石墨烯纳米薄片。

在另一个方面中，保护暴露于腐蚀环境的制品的方法包括将耐腐蚀的环氧酚醛涂料施加到暴露于腐蚀环境的所述制品的表面并且使所述耐腐蚀的环氧酚醛涂料固化。所述涂料包含0.1至2.0重量％的石墨烯纳米薄片，所述石墨烯纳米薄片含有5至15原子％的氧。

本发明内容仅以举例而非限制的方式提供。鉴于本公开整体，包括整个文本、权利要求书和附图，将认识到本公开的其它方面。

附图说明

图1是制品上的耐腐蚀涂料的示意图。

图2是将耐腐蚀涂料施加到制品上的方法。

虽然上述附图阐述了本发明的实施方案，但是正如在讨论中所指出的，还考虑到了其它实施方案。在所有情况下，本公开以表示而非限制的方式呈现本发明。应当理解，本领域技术人员可以设计出许多其它修改和实施方案，这些修改和实施方案落入本发明原理的范围和精神内。附图可能未按比例绘制，并且本发明的应用和实施方案可包括附图中未具体示出的特征、步骤和/或部件。

具体实施方式

目前，诸如Rockhard涂料等的环氧酚醛屏障涂料与含六价铬的蚀洗底漆组合使用用于保护飞机金属部件免受腐蚀。在施加含六价铬的蚀洗底漆的薄层涂料之前，将金属部件的表面脱氧。所述底漆用于改善涂料的附着力和防腐蚀性，但已证实在世界上具有高空气污染的地区提供通常较差的防腐蚀性。为了改善在高度腐蚀环境中的耐腐蚀性，必须施加多层环氧酚醛涂料以提供对部件的屏障保护。施加多层涂层可显著降低制造产量并增加制造成本，而使用六价铬会产生有毒的环境废弃物并且可在制造过程中造成严重的健康危害。

石墨烯纳米薄片可与基于环氧酚醛溶剂的涂料体系组合以提供改善的耐腐蚀性。引入石墨烯纳米薄片可以减少所需涂层的数量(即，涂料厚度)并且可以消除施加含铬酸盐的蚀洗底漆的需要。图1是衬底12上的耐腐蚀涂料10的示意图。衬底12可以是飞机部件，包括但不限于由铝合金或镁合金形成的热交换器、管道系统、阀门或变速箱壳体。涂料10是含有石墨烯纳米薄片的环氧酚醛涂料。如图1中示意性示出的，石墨烯纳米薄片14分散在包含环氧酚醛树脂的环氧酚醛涂料基质16中。在环氧酚醛树脂16和石墨烯纳米薄片14之间存在协同关系，从而提供了改善的耐腐蚀性。与传统的环氧胶粘底漆体系相比，酚醛树脂的水渗透性较差，而石墨烯纳米薄片14表现出耐腐蚀特性。