[發明專利]一種納米石墨烯碎片改性的防腐蝕涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510203553.1
• 申請日: 2015-04-27
• 公開（公告）號: CN104789028B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 黃峰;黃飛;蔣濤明;劉靜;甘章華
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C09D7/12
• 分類號: C09D7/12;C09D5/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 張火春

技術領域

????本發明屬于防腐蝕涂料技術領域。具體涉及一種納米石墨烯碎片改性的防腐蝕涂料及其制備方法。

背景技術

???石墨烯的準二維結構有著獨特物理化學及生物等方面的性能，吸引了材料等各個領域科學家的關注，已被廣泛應用于超級導電薄膜、傳感器、高性能電子器件和儲能材料等方面。

????石墨烯在金屬材料的防腐領域也具有非常大的潛力。首先，石墨烯穩定的sp2雜化結構使其能在金屬與活性介質間形成物理阻隔層，阻止氣體或液體分子的擴散滲透。Bunch等在研究石墨烯制備微小密封“氣球”時發現石墨烯能有效阻礙氣體原子的通過；其次，石墨烯具有很好的熱穩定性和化學穩定性，不論是在高溫(可高達1500℃)條件下還是在具有腐蝕或氧化性的氣體或液體環境中均能保持穩定。由此使得石墨烯成為一種優異的保護涂層材料。

石墨烯現已經應用到涂料防腐的某些方面：

“一種基于石墨烯的耐高溫防腐涂料及其制備方法”（CN?103589281?A）專利技術，該技術按質量百分比由以下組分組成：環氧樹脂5-60%,聚苯硫醚樹脂3-30%?,氨基樹脂3-30%，顏料1-10%，石墨烯1-20%，正丁醇3-50%，消泡劑0.1-0.3%，聚羥酸鈉鹽0.1-10%，鄰苯二甲酸二丁醋0.1-5%，膨潤土0.5-1.?0%，流平劑0.?2-0.5%。制備方法包括以下步驟：(1)將石墨烯、環氧樹脂和聚苯硫醚樹脂加入到正丁醇中，超聲攪拌30-180分鐘；(2)將氨基樹脂、顏料、消泡劑、鄰苯二甲酸二丁醋、流平劑按規定量加入研磨機中，研磨至細度小于30微米；(3)將步驟(1)和步驟(2)制得的物質混合后攪拌10-120分鐘，加入膨潤土后繼續攪拌10-60分鐘，接著在研磨機中研磨10-120分鐘，過濾，得到基于石墨烯的耐高溫防腐涂料，再密封、包裝?？梢娖渲兄苽浞椒ǚ爆?，超生分散時間較長，且需要研磨和過濾等步驟。

????“一種含石墨烯的海洋防腐抗污涂料及其制備方法”（CN?103589282?A）專利技術，該技術提到涂料涂覆后，需在室溫20~25℃晾置48h后，再在60?0C下烘烤2~3h，可見制備周期長且工藝復雜。

????“一種石墨烯改性的氟樹脂涂料”（CN103740192?A）專利技術，該技術的涂料中提到第一添加劑為納米A1₂O₃、納米TiO₂、納米ZnO、鈦酸鉀中的一種或幾種，第二添加劑為云母粉、膨潤土、貝殼粉與纖維素的組合物，第一添加劑與第二添加劑的質量比為1︰1~30，效果雖好但其中的添加劑種類多使得成本提高。這些專利技術中雖然涉及石墨烯，但未就石墨烯的尺寸大小進行限定，且涂料配方復雜，涂料適用范圍較窄，如有的只適用于海洋環境，有的只適用于高溫環境。

發明內容

????本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種成本低和工藝簡單的基于納米石墨烯碎片改性的防腐蝕涂料的制備方法，用該方法制備的納米石墨烯碎片改性的防腐蝕涂料的防腐蝕效果好和適用范圍廣。

????為實現上述目的，本發明采用的技術方案是，所述防腐涂料的化學成分及其含量是：成膜劑為20~80wt%，溶劑為10~30wt%，納米石墨烯碎片為0.1~20wt%，顏料為1~10wt%，填料為1~10wt%，助劑為1~20wt%。

????按所述防腐涂料的化學成分及其含量進行配料，然后超聲分散5~20min，即得納米石墨烯碎片改性的防腐蝕涂料。

????所述成膜劑為聚醚酰亞胺、聚氨酯、環氧樹脂、丙烯酸酯、氟碳樹脂、醇酸樹脂和苯酚甲醛樹脂中的一種或兩種。

????所述溶劑為氮甲基吡咯烷酮、水、正丁醇、丙酮、醋酸正丁酯、乙醇和乙酸丁酯中的一種或兩種。

????所述納米石墨烯碎片的直徑≤200nm，厚度≤5?nm。

????所述顏料為鈦白粉、甲苯胺紅、鉛鉻黃和孔雀石綠中的一種；所述顏料的粒徑≤48μm。

????所述填料為鋁粉、玻璃鱗片、二氧化鈦粉和氧化鋅粉中的一種；所述填料的粒徑≤75μm。

????所述助劑為鄰苯二甲酸二丁酯、BYK-306、二硫代氨基甲酸酯、磷酸三丁酯、乙二胺、DHI縮二脲和甲乙基酮肟中的一種或兩種。

????由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：

????1、工藝簡單、分散時間短。由于本發明采用的納米石墨烯尺寸小，即納米碎片的直徑≤200nm，厚度≤5nm，超聲分散5~20min，故分散時間短且不需要過濾，制備方法簡單。