[發明專利]氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化鈦納米復合材料及聚苯胺納米防腐涂料的制備方法

有效

• 申請號: 201610814953.0
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN106398206B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 彭天右;劉曉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08K9/00;C08K3/04;C08K3/22;C08G73/02;C09D163/00;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: 胡艷

本發明公開了一種氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化鈦納米復合材料及聚苯胺納米防腐涂料的制備方法，納米復合材料的制備方法包括：（1）以氫氧化鈉溶液或氨水溶液為分散劑，將氧化石墨超聲剝離得氧化石墨烯；（2）將氧化石墨烯添加到苯胺的有機磺酸溶液，攪拌10h~16h得氧化石墨烯/聚苯胺納米復合材料；（3）將納米二氧化鈦添加到步驟（2）所得的氧化石墨烯/聚苯胺納米復合材料的有機磺酸溶液中，攪拌10h~16h，依次經離心、洗滌、烘干得氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化鈦納米復合材料。本發明原料廉價易得，工藝簡單易控，所得聚苯胺納米防腐涂料的防腐性能優異且環境友好。

技術領域

本發明屬于鋁合金等金屬防腐技術領域，具體涉及一種氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化鈦納米復合材料及聚苯胺納米防腐涂料的制備方法。

背景技術

鋁合金等金屬材料具有高強度、高硬度、良好的導電導熱性和優良的機械性能等特點，因而在現代社會有著重要且廣泛的應用，但是金屬材料的腐蝕所帶來的損失及危害也是難以估量的。鋁合金產品目前大多采用以重鉻酸表面氧化為代表的預處理，以環氧鋅黃類漆為代表的底漆，輔以醇酸漆、丙烯酸聚氨酯漆等面漆的防腐工藝。但上述工藝在使用過程中存在以下問題：（1）隨著金屬材料的使用環境越來復雜，傳統的重鉻酸表面氧化處理方法逐漸不能滿足合金表面全面鈍化的要求，且鈍化液中產生大量的劇毒物質如六價鉻，不能滿足環保要求；（2）環氧鋅黃類底漆在涂覆和使用過程中產生大量有毒有害的易揮發有機物VOC，對環境產生副作用，不符合時代和科技的綠色發展趨勢；（3）傳統的底漆膜層在潮濕腐蝕環境中不能對Cl^-等有害離子起到長期有效的隔絕作用；（4）受有機分子本身結構所限，環氧類樹脂基底在環境中的長期耐侯性不足，容易發生老化、脫落。綜上可見，現行的鋁合金等金屬材料的防腐處理工藝已經不能滿足現代產品的使用需求。

聚苯胺防腐涂料雖然具有獨特的抗點蝕和抗劃傷的性能，但存在溶解性、屏蔽性以及成膜性較差、不宜直接作為涂料使用等問題。研究結果表明，經有機酸摻雜或無機納米材料改性后，聚苯胺防腐涂料的溶解性、屏蔽性、成膜性和附著力等均可得到改善。摻雜的有機酸多為有機磺酸。有機磺酸的熔點和沸點較無機酸高，且環境穩定性更優，既含極性基團，又含非極性基團，所以摻雜后不僅可提高聚苯胺的導電性，而且還可提高聚苯胺的環境穩定性及溶解性。此外，無機納米材料在聚苯胺中有較好的分散性，可填補聚苯胺結構中的孔隙，增強屏蔽作用，同時還可提高涂層的熱穩定性和機械性能，如耐沖擊性、抗劃傷性等。無機層狀材料如蒙脫土、石墨烯等能與有機組分在分子水平上相互作用，復合物的性能更易控制和調變。

自2004年發現石墨烯以來，石墨烯憑借其優越的性能，例如良好的導熱性和導電性，大的比表面積，強大的機械強度以及化學穩定性，吸引了眾多研究者的注意。氧化石墨烯是通過化學改性的石墨烯片，其骨架以及片層的邊緣含有大量的含氧基團，例如環氧基、羥基、羧基等。因此氧化石墨烯相較于石墨烯而言，導電性降低，但分散性卻大大提高，特別是水中的分散性，而大的比表面積以及化學穩定性等性質依然保留。

納米材料由于具有獨特的小尺寸效應、量子尺寸效應、表面與界面效應以及宏觀量子隧道效應，表現出比傳統涂料更多的優異性，在涂料中的應用也越來越受到重視。小尺寸效應使得納米材料能填充到涂料的孔洞及缺陷中，從而有效提高涂料的防腐性能。表面效應使得納米材料具有很高的表面能，易于與涂料中原子結合，提高涂層致密性。納米材料的其他特殊效應還有可能提高涂層的流平性、硬度、附著力及抗老化等性能。例如，納米二氧化鈦具有吸收紫外光的功能，加入涂料中可對環境中有機物進行光催化分解，實現表面自清潔，從而有效地提高涂料的抗老化和防紫外線的功能。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種工藝簡單的氧化石墨烯/聚苯胺/二氧化鈦納米復合材料的制備方法，所得納米復合材料可用作涂料填料。

本發明的目的之二是提供一種工藝簡單的聚苯胺納米防腐涂料的制備方法，所得聚苯胺納米防腐涂料的防腐性能優異且環境友好。