[发明专利]一种基于界面调控的复合防腐涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种基于界面调控的复合防腐涂层及其制备方法与应用，所述方法包括步骤：将苯胺单体加入到氧化石墨烯溶液中，在冰水浴搅拌的条件下逐滴加入氧化剂，制得聚苯胺‑氧化石墨烯复合材料；将所述聚苯胺‑氧化石墨烯复合材料加入到水性环氧树脂中，得到复合涂料，将所述复合涂料涂覆成膜，得到所述复合防腐涂层。本发明从聚苯胺和氧化石墨烯结构调控出发，明确聚苯胺‑氧化石墨烯复合材料的结构与性能之间的相关性，并制备出分散性稳定的PANI‑GO复合涂料，在此基础上，实现高效防腐GO基复合涂层的可控制备和对金属基体的高效防护。

技术领域

本发明涉及金属防腐领域，特别涉及一种基于界面调控的复合防腐涂层及其制备方法与应用。

背景技术

海洋防腐关系到国家安全和海洋经济发展。目前，应用最广泛的海洋防腐方式是采用有机涂层。长期服役后，有机涂层中的铬酸盐、金属、金属氧化物等填料会释放出重金属离子，危害环境。为此，研究人员开发各种高性能、环境友好型填料来提高有机涂层性能。石墨烯/氧化石墨烯(G/GO)，具有强阻隔性和高化学稳定性，均匀分散后能够在有机涂层中形成迷宫效应，是极具潜力的防腐填料。但G/GO复合涂层又遇到了新的挑战导致很难对其进行商业化推广和应用：G/GO层与层间的强作用力会使其在有机涂层中形成团聚缺陷，导致涂层快速失效；长期服役后与金属形成腐蚀微电池，G/GO可能会作为阴极相加速金属腐蚀。

因此，解决G/GO复合涂层应用中的卡脖子问题具有非常重大的现实意义和战略意义。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于界面调控的复合防腐涂层及其制备方法与应用，旨在解决现有防腐涂层对金属基体的防腐效果较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于界面调控的复合防腐涂层的制备方法，其中，包括步骤：

在第一种硫酸溶液中对初始石墨纸电极施加第一电压，得到柔性石墨纸；

在第二种硫酸溶液中对所述柔性石墨纸电极施加第二电压，得到氧化石墨烯溶液；

将苯胺单体加入到所述氧化石墨烯溶液中，在冰水浴搅拌的条件下逐滴加入氧化剂，制得聚苯胺-氧化石墨烯复合材料；

采用XPS、Raman、FTIR分析手段分别确定聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的结构、成分和接枝率，通过沉淀实验评价不同聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的分散稳定性，通过选择分散稳定性最好的聚苯胺-氧化石墨烯复合材料确定反应条件；

将分散稳定性最好的所述聚苯胺-氧化石墨烯复合材料加入到水性环氧树脂中，得到复合涂料，将所述复合涂料涂覆成膜，得到所述复合防腐涂层。

所述基于界面调控的复合防腐涂层的制备方法，其中，所述第一种硫酸溶液的浓度大于95％，第一电压为8-12V。

所述基于界面调控的复合防腐涂层的制备方法，其中，所述第二种硫酸溶液的浓度为30％-70％，第二电压为4-8V。

所述基于界面调控的复合防腐涂层的制备方法，其中，所述苯胺单体的浓度为1-3mol/L。

所述基于界面调控的复合防腐涂层的制备方法，其中，所述苯胺单体与所述氧化剂的质量比1:3-3:1。

所述基于界面调控的复合防腐涂层的制备方法，其中，所述氧化剂为(NH₄)₂SO₄或FeCl₃中的一种。

所述基于界面调控的复合防腐涂层的制备方法，其中，所述复合防腐涂层中，聚苯胺-氧化石墨烯复合材料的重量占比为1-10％。

所述基于界面调控的复合防腐涂层的制备方法，其中，所述复合防腐涂层的厚度为20-100微米。