[发明专利]一种羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料、其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料、其制备方法与应用。所述羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料包括具有二维纳米结构的改性羟基磷灰石纳米片、分散剂、环氧树脂、固化剂、流平剂及消泡剂，所述分散剂包括苯胺、单宁酸、多巴胺、吡咯中的任意一种或两种以上的组合和/或其聚合物，所述改性羟基磷灰石纳米片均匀分散于复合防腐涂料中。本发明所提供的复合防腐涂料稳定性好，不易聚沉，防腐性能持久，且制备工艺简单，成本低廉，适宜大规模生产。该复合防腐涂料对腐蚀介质的渗透具有显著阻隔作用，可涂覆于金属材料表面用于长期服役的海洋设施设备的防腐防护，能有效延缓金属基底腐蚀，提升海洋材料使役寿命。

技术领域

本发明涉及一种防腐涂料，尤其涉及一种羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料及其制备方法，以及相应涂层的制备方法与应用，属于金属防腐涂层技术领域。

背景技术

海洋环境由于其高盐高湿高温的特点对材料的防腐防护提出高要求，金属构件在海洋环境中的腐蚀容易造成严重的安全隐患和巨大的经济损失。为了减少海洋腐蚀的有害影响，一些有效的策略被用来延迟腐蚀过程，如阴极保护法和涂料技术等。在金属表面涂覆聚合物防护涂料是常用的防护技术之一。然而，传统的防护涂料缺乏自愈性，一旦涂料层被破坏，腐蚀介质将逐渐渗透到聚合物屏障中，腐蚀金属基体。因此，探索新型防锈填料用于增强防腐涂层的长期耐腐蚀性能是十分必要的。

一些二维材料具有优异的气体及离子不可渗透性，是提高传统有机防腐涂层抗渗能力的最佳选择之一。石墨烯作为一种无机二维材料，近年来因其优异的抗渗性、高的导热性和导电性而受到许多领域的广泛关注。然而，石墨烯的高导电性会在涂料中形成导电通道，加速钢基体的腐蚀，这限制了石墨烯在防腐涂料中的直接应用，选用绝缘二维纳米片可避免这一缺陷。

因此，如何寻求一种绝缘二维纳米片用以制备防腐涂料，已然成为业界研究人员长期以来一直努力的方向。

发明内容

本发明的主要目的是，根据目前传统防腐涂层技术中存在的问题和不足，设计一种含羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料及其制备方法，通过提供阻隔性能以提高现有涂层在海洋环境中的长期抗腐能力。

本发明的另一目的在于提供一种防腐涂层及其制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料或防腐涂层的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料，其包括：具有二维纳米结构的改性羟基磷灰石纳米片、分散剂、环氧树脂、固化剂、流平剂及消泡剂，所述改性羟基磷灰石纳米片是具有二维纳米结构的羟基磷灰石纳米片经分散剂改性而制得，所述分散剂包括苯胺、单宁酸、多巴胺、吡咯中的任意一种或两种以上的组合和/或其聚合物，所述具有二维纳米结构的改性羟基磷灰石纳米片均匀分散于所述羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料中用以提供阻隔性能。

在一些优选实施例中，所述羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料包括按照重量份计算的如下组分：具有二维纳米结构的改性羟基磷灰石纳米片0.1～2份、分散剂0.02～10份、环氧树脂20～40份、固化剂40～60份、流平剂0.1～1份以及消泡剂0.1～1份。

进一步的，所述改性羟基磷灰石纳米片的厚度为5～10nm，平均直径为1～5μm。

本发明实施例还提供了前述羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料的制备方法，其包括：

将具有二维纳米结构的改性羟基磷灰石纳米片、分散剂、环氧树脂、固化剂、流平剂及消泡剂混合均匀，获得羟基磷灰石纳米片复合防腐涂料。

在一些优选实施例中，所述制备方法具体包括：

将分散剂加入具有二维纳米结构的羟基磷灰石纳米片的分散液内进行改性处理，超声混合均匀后于有氧环境搅拌20～30h，形成包含改性羟基磷灰石纳米片的第一混合体系；