[发明专利]石墨烯改性无机防腐涂料及其制备方法、石墨烯改性无机防腐涂层

说明书

本发明提供一种石墨烯改性无机防腐涂料及其制备方法，以及石墨烯改性无机防腐涂层，以石墨烯改性无机防腐涂料的总质量为基准，该石墨烯改性无机防腐涂料包括：20％～40％的无机胶黏剂，40％～60％的防腐填料，2％～10％的钝化剂、1％～10％的石墨烯分散液和20％～40％的水。本发明的石墨烯改性无机防腐涂料中石墨烯可均匀稳定地长期存在，具有良好的屏蔽效果和防腐性能。同时，石墨烯改性无机防腐涂料为水性涂料，绿色环保。所得的石墨烯改性无机防腐涂层具有良好的力学性能和耐盐雾性，涂覆于金属或合金上具有优异的耐高温、耐腐蚀和抗老化性，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及改性涂料技术领域，具体涉及石墨烯改性无机防腐涂料、石墨烯改性无机防腐涂层及其制备方法。

背景技术

金属及合金是当下最重要的结构材料，其应用覆盖国民经济的方方面面。但是，金属的腐蚀问题一直困扰着人们。涂层防护是金属防护最好的方法之一。由于一些金属设备会遭遇高温、酸碱的腐蚀环境，具有耐高温、耐腐蚀、抗老化的无机涂料具有更为突出的优势。同时，无机涂料也与涂料工业水性化、节能环保的方向相契合，具有较高的发展潜力。但是，无机涂料由于其无机骨架较为疏松导致制备的无机涂料致密性不足，进而影响无机涂料的防腐性能。

自2010年安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫获得诺贝尔物理学奖以来，石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，一直吸引着广大研究者的关注。石墨烯具有优异的力学性能和物理化学性能，可在涂层中发挥重要作用，显著提升涂层的屏蔽和阻隔作用，抑制氧气、氯离子、水分子等腐蚀因子穿过涂层腐蚀金属基体。石墨烯的添加还可显著增加涂层的力学性能和耐盐雾性能。

然而，石墨烯不亲水也不亲油的特性，使石墨烯的分散成为一个难题。如何解决石墨烯在涂料中均匀分散和稳定保存，是制备石墨烯涂料中需亟待解决的问题。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种石墨烯改性无机防腐涂料及其制备方法，以及石墨烯改性无机防腐涂层，以获得石墨烯高度均匀分散和可稳定保存的防腐涂料和涂层，实现金属或合金的良好防护。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种石墨烯改性无机防腐涂料，以石墨烯改性无机防腐涂料的总质量为基准，包括：20％～40％的无机胶黏剂，40％～60％的防腐填料，2％～10％的钝化剂、1％～10％的石墨烯分散液和20％～40％的水。

根据本发明的一个实施方式，石墨烯分散液包括石墨烯、分散剂和水，其中石墨烯分散液中的水的质量分数为80％～90％，石墨烯的质量分数为0.1％～5％，分散剂的质量分数为0.1％～10％。

根据本发明的一个实施方式，分散剂选自聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酰胺、聚羧酸盐、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚N-乙烯基己内酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、丙烯酸钠盐聚合物中的一种或多种，分散剂和石墨烯的质量比为5:1～1:5。

根据本发明的一个实施方式，石墨烯的直径为5μm～30μm，石墨烯的厚度≤20nm。

根据本发明的一个实施方式，无机胶黏剂选自磷酸盐胶黏剂、硅酸盐胶黏剂、硅溶胶和硼酸盐胶黏剂的一种或多种，防腐填料选自铝粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、沉淀硫酸钡和重质碳酸钙中的一种或多种；钝化剂选自铬酸酐、锆盐钝化剂、钛盐钝化剂和稀土金属盐钝化剂中的一种或多种。

本发明提供前述石墨烯改性无机防腐涂料的制备方法，包括：将石墨烯和分散剂置于水中进行一次混合，得到石墨烯分散液；将无机胶黏剂和钝化剂置于水中进行二次混合，得到混合物料；及向混合物料中加入防腐填料和石墨烯分散液进行三次混合，得到石墨烯改性无机防腐涂料。