[發明專利]抗腐蝕復合層

有效

• 申請號: 201610447580.8
• 申請日: 2016-06-20
• 公開（公告）號: CN107459906B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 吳以舜;謝承佑;李俊賢;陳靜茹;謝淑玲
• 申請（專利權）人: 北京烯創科技有限合伙企業（有限合伙）
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D175/04;C09D5/08;C09D7/61;C09D7/62;C09D7/20;B05D7/24;B05D7/14
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄭小粵

一種抗腐蝕復合層，包含：涂布于基材上的第一抗腐蝕層以及涂布于第一抗腐蝕層上的第二抗腐蝕層。第一抗腐蝕層包含多個第一納米石墨烯片以及第一載體樹脂，其中，各第一納米石墨烯片的表面具有用以化學鍵結至第一載體樹脂的第一親油性官能基，第一親油性官能基選自羧基、環氧基及氨基等。第二抗腐蝕層包含多個第二納米石墨烯片以及第二載體樹脂，其中，各第二納米石墨烯片的表面具有用以化學鍵結至第二載體樹脂的第二親油性官能基，第二親油性官能基選自羥基、異氰酸鹽等。

技術領域

本發明有關一種抗腐蝕復合層，尤其是一種結合多個含有納米石墨烯片的抗腐蝕層所構成的抗腐蝕復合層。

背景技術

根據統計，國家的經濟發展與材料的腐蝕有密切的關系，全球每年因腐蝕所造成的損失金額難以估算，各個國家每年因腐蝕總損失占其全國經濟產能的比率雖然有所不同，不過金額都相當龐大，腐蝕造成的損失不容忽視。以中國臺灣為例，地處四面環海的地區，氣候潮濕易受海風鹽分與工業污染物的影響，腐蝕情形非常嚴重。除了腐蝕本身所造成的經濟損失外，伴隨腐蝕而產生的停機、以及原料和電、熱能的損耗增加等問題所導致的間接損失更是驚人。

目前防腐蝕技術不外乎陰極防蝕技術、陽極保護技術以及使用抗腐蝕涂料等，其中以抗腐蝕涂料為最常見且廣泛應用的防腐蝕技術。防止金屬腐蝕最直接的方法為，有效的隔離屏蔽金屬與容易造成腐蝕的因子，以避免發生腐蝕反應。抗腐蝕涂料的防蝕機制著重于物理性阻隔腐蝕因子，如阻隔氧氣與水氣的滲透，以推遲腐蝕速率而保護金屬。一般而言，絕大多數抗蝕涂料添加特殊防銹顏料，當涂布于底材上的抗蝕涂料接觸到水氣，其中的防銹顏料會釋放出抑制性離子使金屬底材的陰/陽極反應產生鈍態，藉此達到防銹功能，例如：紅丹、鋅鉻黃、磷酸鋅、三聚磷酸鋁等，此種納米復合材料的防蝕特性已在許多文獻中證實。

自從2004年英國曼徹斯特大學Andre Geim與Konstantin Novoselov成功利用膠帶剝離石墨的方式獲得單層石墨烯(graphene)，并獲得2010年的諾貝爾物理獎以來，石墨烯的導電性、導熱性、抗化性等各種優異性能即不斷被產業界應用于不同的領域。石墨烯主要是由sp²混成軌域組成六角形蜂巢排列的二維晶體結構，其厚度僅為0.335nm，亦即僅一個碳原子直徑的大小，石墨烯是目前最薄也是最堅硬的材料，機械強度可遠高于鋼鐵百倍，而比重卻僅約鋼鐵的四分之一。此外，石墨烯具有絕佳的不可滲透性及高比表面積，該特性可有效延長水氣及氧氣穿透高分子基材的路徑，降低氧氣及水氣透過率，因而可以應用于防腐蝕涂料。

然而，在實際應用上最常面臨的問題是，石墨烯很容易聚集、堆棧而結塊，亦即不容易均勻分散，如何防止石墨烯薄片彼此不均勻地堆棧的現象，以獲得高均勻性且層數少的石墨烯粉體，一直都是產業界最需解決的技術瓶頸。

第105086758A號中國專利描述了一種石墨烯防腐蝕涂料的制備方法，主要是利用添加石墨烯的方式以降低富鋅涂料中的含鋅量，此石墨烯防腐蝕涂料的防腐蝕性能需要相當于富鋅環氧防腐涂料，且同時具備耐酸堿高硬度柔韌性佳的特性。然而，該專利所述的環氧樹脂組分中石墨烯、鋅粉以及填料所占重量比高達60至80％，除了填料含量過高可能導致樹脂層產生導致腐蝕的孔隙或通道之外，石墨烯與填料的親和度不佳可能造成石墨烯不能均勻分散于樹脂、鋅粉和填料之間的問題。

第2886616A1號歐洲專利提及利用添加石墨烯取代涂料中的鉻酸鹽緩蝕劑來制造無鉻鹽的防腐蝕涂料，但是其為水性涂料，其抗腐蝕性與一般的鉻鹽抗腐蝕涂料性能相差甚遠。

第104693976A號中國專利描述了一種多層耐腐蝕涂層體系，包括使用聚酯樹脂的第一涂層以及使用聚偏氟乙烯(PVDF)樹脂與丙烯酸樹脂的第二涂層，其藉由多涂層的特性達到抗腐蝕的需求。但是，此多層耐腐蝕涂層體系是經由多道干燥以及固化步驟所制成，各涂層固化后的平坦度涉及不同涂層間的孔洞率與多層耐腐蝕涂層整體的厚度大小，涂層間的孔洞率影響耐腐蝕涂層的耐候性與防蝕力，整體厚度過大的多層腐蝕涂層不易施工，再者，該多層腐蝕涂層仍使用傳統的防銹顏料，如氧化鐵黃、磷酸鋅、鉻綠等重金屬顏料，具有環境污染的問題。