[發明專利]一種碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合耐磨防腐涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610036055.7
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105504693B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 李亮;劉玉蘭;劉仿軍;張橋
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08L79/02;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/04;C08K9/10;C08K3/34;C08K3/04;C08K5/12;C08G73/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及一種防腐涂料，具體涉及一種碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合耐磨防腐涂料及其制備方法，屬于新型復合材料與功能涂料領域。

背景技術

金屬材料受周圍環境的作用而發生化學或電化學多相反應，使金屬單質轉變成為離子狀態，從而顯著降低金屬材料的強度、塑性與韌性等性能，這就是金屬腐蝕。金屬腐蝕的發生破壞了設備上的金屬部件，造成設備無法工作，給人們帶來經濟損失乃至安全隱患。因此為了防止金屬腐蝕，人們采用電化學保護法、涂層法、處理腐蝕介質、在金屬部件加工過程中加入耐腐蝕材料等方法來保護金屬。其中在金屬表面涂覆一層防腐蝕涂料，隔絕外界環境與金屬表面接觸，是目前最便捷、最有效的金屬防腐方法之一。

聚苯胺是最早應用于金屬防腐領域的導電聚合物之一，它能傳導腐蝕過程中形成的電子，阻礙電子向氧化物質傳遞，在金屬表面形成鈍化層，減緩金屬的腐蝕。但純聚苯胺涂層的多孔性對于外界介質的阻隔性能較差，涂層對于基底的附著力較小。碳化硅由于密度低，熱穩定性高，抗氧化性強，抗腐蝕，高強度高硬度，耐磨性好等特點，常用作復合材料的增強組分。近年來，熱穩定性好、導電性優異、硬度高的石墨烯引起了人們的廣泛關注，已有報道將其用于防腐涂料中。但是由于石墨烯的高表面能，它非常容易發生團聚。為了降低或者阻止聚集，石墨烯與其他材料復合時，必須在合適的條件下穩定地分散在溶液、基體、宏觀表面或界面。

發明內容

本發明的目的是針對上述技術現狀，提供一種組分分散均勻，防腐性能好，綜合性能優良的碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合防腐涂料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：一種碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合耐磨防腐涂料，由以下組分組成，

環氧樹脂40-60％，碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合材料5-10％，固化劑10-25％，增塑劑1-5％，消泡劑1-4％，溶劑20-40％，質量百分比計。

按上述方案，所述的碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合材料的制備方法是：

1)將5-10g碳化硅與100mL體積比為98：2的乙醇/水攪拌混合30分鐘后，加入0.1-0.2g氨基硅烷偶聯劑，在60℃下攪拌反應12小時，離心、洗滌，得到氨基硅烷偶聯劑改性的碳化硅，將其攪拌分散在水中，配制重量含量為0.5-20％的懸浮液；

2)配制濃度為0.1-4mg/mL的磺化石墨烯水溶液；

3)將步驟1)配制的懸浮液，攪拌滴加到步驟2)配制的磺化石墨烯水溶液中，滴加完后離心、洗滌，得到磺化石墨烯包覆碳化硅材料；

4)配制pH＝1-4的苯胺溶液，苯胺濃度為0.05-0.4mol/L，向其中加入0.1-0.3g步驟3)得到的磺化石墨烯包覆碳化硅材料，攪拌1-3小時后，再緩慢加入氧化劑，在0-4℃下攪拌反應4-24小時，離心、洗滌，得到碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合材料，所述氧化劑為氯化鐵、硝酸鐵或過硫酸銨，氧化劑與苯胺的摩爾比為2:1-1:2。

所述的碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合防腐涂料的制備方法，其特征在于：包括有以下步驟：

1)將5-10g碳化硅與100mL體積比為98：2的乙醇/水攪拌混合30分鐘后，加入0.1-0.2g氨基硅烷偶聯劑，在60℃下攪拌反應12小時，離心、洗滌，得到氨基硅烷偶聯劑改性的碳化硅，將其攪拌分散在水中，配制重量含量為0.5-20％的懸浮液；

2)配制濃度為0.1-4mg/mL的磺化石墨烯水溶液；

3)將步驟1)配制的懸浮液，攪拌滴加到步驟2)配制的磺化石墨烯水溶液中，滴加完后離心、洗滌，得到磺化石墨烯包覆碳化硅材料；

4)配制pH＝1-4的苯胺溶液，苯胺濃度為0.05-0.4mol/L，向其中加入0.1-0.3g步驟3)得到的磺化石墨烯包覆碳化硅材料，攪拌1-3小時后，再緩慢加入氧化劑，在0-4℃下攪拌反應4-24小時，離心、洗滌，得到碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合材料，所述氧化劑為氯化鐵、硝酸鐵或過硫酸銨，氧化劑與苯胺的摩爾比為2:1-1:2；

5)將碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合材料加入含有環氧樹脂的溶劑中，攪拌分散均勻，進而加入固化劑、增塑劑和消泡劑后再攪拌10-30分鐘，得到碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺復合防腐涂料。

按上述方案，所述的氨基硅烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷或N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。