[發明專利]海洋裝備用石墨烯基涂層的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201610104577.6
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105647247B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 張易寧;陳素晶
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/08;C09D5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于涂層的制備領域，更涉及一種石墨烯基涂層的制備技術。

背景技術

船舶游艇、海洋平臺、島礁、橋墩、風力發電、海水淡化、海洋監測等海洋裝備長期在高鹽、高濕、富含生物甚至高壓的近岸淺海或深海環境下作業，高壓、高鹽等特殊環境下的密封、防腐、防生物附著等表面防護是海洋裝備的關鍵技術之一，也是世界性的難題。隨著環保要求的日益嚴格，二氧化硅等新型無機防腐蝕涂層成為研發熱點，但現有技術的二氧化硅涂層存在致密性和防腐蝕性能不足等問題。而石墨烯是最新一代特種材料，具有超薄超輕、堅硬、表面可修飾性強、高耐腐蝕性、高耐磨性等優點，尤其是在防腐蝕方面具有優良特性。本發明利用石墨烯的優點，來改善現有二氧化硅防腐蝕涂層的存在不足，提供一種優良防腐蝕、防污性、環保型的新型涂層，以應用于船舶游艇、島礁建設、橋墩、船舶制造、深海潛艇、深海機器人、海洋監測設備、海洋探測裝備、海上浮標、海上養殖平臺、海上鉆井平臺、海上風電平臺等海洋裝備的表面涂層。滿足市場需求，具有重要的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術存在的不足，提供一種石墨烯基涂層。

本發明石墨烯基涂層的制備方法，依次包含以下步驟：

(A)配制至少包含11wt％～20wt％正硅酸乙酯、0.01wt％～2wt％石墨烯衍生物、0.1wt％～10wt％鈰鹽、0.01wt％～1wt％表面活性劑、水及乙醇的涂料；

(B)將涂料以噴涂、浸涂、刷涂中的至少一種方法在基體材料表面制備涂層；

(C)將基體材料表面的涂層在100～400℃溫度下進行干燥。

本發明涂料中的石墨烯衍生物為氧化石墨烯、氧化石墨烯球、氧化石墨烯片、石墨烯、類石墨烯、石墨烯微片、納米石墨片中的至少一種，更優為氧化石墨烯片。涂料中的石墨烯衍生物的含量為0.05wt％～1wt％，更優為0.1wt％～0.5wt％。涂料中的石墨烯衍生物的粒徑分布D₁₀～D₉₀為5μm～50μm，更優為10μm～20μm。涂料中的石墨烯衍生物的中值厚度為10nm～50nm，更優為20nm～40nm。

本發明涂料中的鈰鹽為硝酸鈰、碳酸鈰、硫酸鈰中的至少一種，鈰鹽的含量為為0.5wt％～5wt％，更優為1wt％～3wt％。

本發明表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一種，表面活性劑的含量為0.05wt％～0.5wt％，更優為0.1wt％～0.2wt％。

本發明涂料中正硅酸乙酯的含量為11wt％～15wt％。

本發明石墨烯基涂層的干燥溫度為200℃～300℃。經干燥后涂層的致密性、剝離強度、防腐蝕性進一步提高。

本發明石墨烯基涂層可應用于碳鋼、鋁合金、樹脂、混凝土、鈦合金中任何一種海洋裝備上常用的基體材料。

本發明的有益效果在于，提供一種優良防腐蝕性、防污性、環保型石墨烯基涂層作為海洋裝備的表面涂層。

具體實施方式

本發明石墨烯基涂層的制備方法，依次包含以下步驟：

(A)配制至少包含11wt％～20wt％正硅酸乙酯、0.01wt％～2wt％石墨烯衍生物、0.1wt％～10wt％鈰鹽、0.01wt％～1wt％表面活性劑、水及乙醇的涂料。

(B)將涂料以噴涂、浸涂、刷涂中的至少一種方法在基體材料表面制備涂層；

(C)將基體材料表面的涂層在200～400℃溫度下進行干燥。

本發明涂料中的石墨烯衍生物為氧化石墨烯、氧化石墨烯球、氧化石墨烯片、石墨烯、類石墨烯、石墨烯微片、納米石墨片中的至少一種，更優為氧化石墨烯片。涂料中的石墨烯衍生物的含量為0.05wt％～1wt％，更優為0.1wt％～0.5wt％。涂料中的石墨烯衍生物的粒徑分布D₁₀～D₉₀為5μm～50μm，更優為10μm～20μm。涂料中的石墨烯衍生物的中值厚度為10nm～50nm，更優為20nm～40nm。

本發明涂料中的鈰鹽為硝酸鈰、碳酸鈰、硫酸鈰中的至少一種，鈰鹽的含量為0.5wt％～5wt％，更優為1wt％～3wt％。

本發明表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一種，表面活性劑的含量為0.05wt％～0.5wt％，更優為0.1wt％～0.2wt％。

本發明涂料中正硅酸乙酯的含量為11wt％～15wt％。

本發明石墨烯基涂層的干燥溫度為200℃～300℃。