[發明專利]一種摻有石墨烯的耐高溫有機防腐涂料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410823936.4
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104530966A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 周忠福;沈璐;李建偉;俞健舒;宋甫;王清露
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D5/10;C09D7/12
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明屬于金屬腐蝕與防護技術領域。具體涉及一種摻有石墨烯的耐高溫有機防腐涂料及其制備方法。

技術背景

耐高溫防腐涂料是在高溫環境中可以保護基體防腐、抗氧化、封閉、耐磨保護等作用的特殊防腐涂料，要求涂層的穩定性高、使用壽命長，克服普通防腐涂料在高溫條件下極不適應，耐溫不夠，易產生起皮、皺裂、變色等缺陷。耐高溫防腐涂料種類繁多，其中較常使用的是有機耐高溫防腐涂料。有機耐高溫防腐涂料有雜環聚合物涂料，例如聚酰亞胺類、聚酰胺、酰亞胺類、聚苯硫醚類、聚醚砜類等，和元素有機聚合物涂料，例如有機硅類、有機氟類、有機鈦類和聚硼硅氧烷類等。

雜環聚合物涂料在國內外已應用多年，主要用于高溫絕緣方面，價格昂貴，貯存性不好，對顏料要求嚴格。元素有機聚合物涂料例如有機氟涂料雖然高溫防腐性能優越，但不容易溶解于溶劑，即使溶解，其固體含量低，成膜薄，施工不方便，并且其機械性能不太理想；有機鈦涂料發展較晚，制備復雜，應用范圍還不廣泛。目前應用較為廣泛的元素有機聚合物涂料是有機硅涂料，有機硅聚合物受熱以后，有機物質發生氧化和揮發，但是其中的硅氧烷骨架會遺留下來并將顏料粘附于底材上，這是有機硅聚合物特別適合于制造耐熱涂料的原因，也是其他一些有機耐高溫防腐涂料所不具備的特性，這同時也使有機硅耐熱涂料通氣性良好，致使其防腐性不太高，容易造成涂層的破壞。因此，探索一種合適的方法，制備適于在高溫大氣腐蝕環境下使用的，價格適中、機械性能好、工藝簡單、防腐效果優良和使用壽命長的新型耐高溫防腐蝕涂料至關重要。

發明內容

本發明的目的在于解決現有耐高溫有機防腐涂料工藝復雜、價格昂貴、防腐效果不佳的問題，而提出的一種低成本、操作簡單、高效的一種摻有石墨烯的耐高溫對大氣腐蝕的有機防腐涂料的制備方法。

經過長期的研究發現石墨烯是碳原子緊密堆積而成的單層二維片層結構的一種碳質新材料。它熱膨脹制備溫度可以高達900℃，有一定的耐高溫性能，同時石墨烯具有小尺寸效應，可以填充到防腐蝕涂料的孔洞和缺陷中，從而延緩甚至阻止小分子腐蝕介質進入金屬基體，有較好的物理隔絕防腐作用。此外，石墨烯的表面效應使得它和水的接觸角很大，對水的浸潤性很差，故具有很好的防水性。并且因為石墨烯不是完美的片層狀結構，存在較多的缺陷，有序度較差，它的缺陷使得其可以與涂層更容易結合，從而提高涂層的結合力。發明人發現將石墨烯與耐高溫有機防腐涂料按照一個最佳的重量百分比攪拌混合均勻后，混合物形成新型防腐涂料，可刷涂在試樣表面。

本發明一種摻有石墨烯的耐高溫有機防腐涂料，其特征在于具有如下的組成及重量百分比：

油脂涂料????80%

無機粉料????20%

石墨烯??????0.1-0.4%（額外加入量）

所述的油脂涂料為有機硅樹脂、聚硼硅氧烷中的一種；所述的無機粉料為鋁粉、銀粉或硅粉中的任一種；所述的石墨烯為常規制備方法中由氧化石墨烯還原而得。

本發明一種摻有石墨烯的耐高溫有機防腐涂料的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟：

根據上述原料配方稱量配料，將石墨烯加入到普通耐高溫有機防腐涂料中，先將石墨烯和油脂涂料混合，超聲振蕩20min，再將無機粉料倒入其中攪拌均勻，得到混合均勻的摻有石墨烯的耐高溫有機防腐涂料。

本發明與現有技術相比具有以下的有益效果：

本發明的制備出的新型摻有石墨烯的耐高溫有機防腐涂料彌補了有機鈦耐熱涂料制備復雜的特點，工藝簡單；彌補了有機氟涂料不容易溶解于溶劑，即使溶解，且其機械性能不理想的特點，混合均勻，機械強度高；彌補了有機硅耐熱涂料通氣性良好，防腐性不太高的特點，填充了空隙，增強了涂層的致密性。利用該方法，制備出的新型摻有石墨烯的耐高溫有機防腐涂層在高溫大氣腐蝕下若干小時后，表面未出現大片空洞和裂痕，涂層較完好。

附圖說明

圖1a為室溫下未腐蝕時，普通高分子、有機硅改性耐高溫防腐涂料的掃描電子顯微鏡SEM圖。

圖1b為室溫下未腐蝕時，摻有石墨烯的高分子、有機硅耐高溫防腐涂料的掃描電子顯微鏡SEM圖。

圖2a為Fe為基底200℃大氣腐蝕48h后，普通高分子改性耐高溫防腐涂料的掃描電子顯微鏡SEM圖。

圖2b為Fe為基底200℃大氣腐蝕48h后，摻有石墨烯的高分子耐高溫防腐涂料的掃描電子顯微鏡SEM圖。

圖3a為鋼材為基底200℃大氣腐蝕48h后，普通有機硅改性耐高溫防腐涂料的掃描電子顯微鏡SEM圖。