[發明專利]一種功能化氧化石墨烯防腐涂層及其制備工藝

有效

• 申請號: 201710932359.6
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN109836919B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 耿宏章;石培培;許春霞;賈松霖;田穎;景立超;袁雪爽;谷澤增;郭志迎
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C09D129/14
• 分類號: C09D129/14;C09D5/08;C09D4/06;C09D4/02
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本發明公開了一種功能化氧化石墨烯防腐涂層及其制備工藝，其特征在于：采用改性氧化石墨烯、無機納米粒子、成膜物質等制備防腐涂料，通過涂刷的方法將涂料均勻地刷涂到待防腐金屬表面上形成性能優異的防腐涂層。主要步驟如下：(1)將制備的氧化石墨烯進行功能化改性；(2)將功能化氧化石墨烯溶于有機溶劑中，超聲分散得到均勻的氧化石墨烯分散液；(3)加入無機納米粒子超聲分散；(4)加入成膜物質攪拌一定時間后滴入一定量的表面改性劑和固化劑以降低涂層的表面能，適量消泡劑除去溶液中的氣泡；(5)停止攪拌，靜置，采用刷涂的方法均勻地刷涂到處理后的金屬板上，室溫固化，即可形成具有優異防腐性能的涂層。該制備工藝簡單、操作方便，防腐效率高。

技術領域

本發明屬于石墨烯防腐涂料的合成制備技術領域，涉及一種功能化氧化石墨烯防腐涂層及其制備工藝。

背景技術

石墨烯具有優異的導電性能、力學性能、熱穩定性與屏蔽效應，可充當功能性填料，以增強涂料的性能。石墨烯作為防腐的功能性填料有以下幾點優勢：(1)小尺寸效應，納米級小尺寸可以使其填充到涂層內的孔洞、缺陷；(2)比表面積大，石墨烯屬于片層結構，具有較大的比表面積，可形成一個個大的屏障，效果高于云母鱗片；(3)阻隔性能優異，石墨烯是由多個碳原子六元環構成，具有穩定的共軛結構，不親水也不親油，可抵御外界的腐蝕物質滲透到金屬表面，但是，當涂層出現缺陷時，石墨烯的導電性反而促進金屬腐蝕。石墨烯作為防腐的功能性填料也有一些缺點：(1)石墨烯的分散性不好，在涂層中易形成缺陷；(2)石墨烯、金屬之間可能存在電子轉移；(3)石墨烯與其他聚合物的相容性較差；這些缺點也限制了其在很多領域的應用。所以為更好的利用石墨烯的屏蔽效應，對其進行功能化改性是很有必要的。相比于石墨烯，氧化石墨烯多了一些含氧官能團，而含氧官能團正好可以作為反應的活性位點，利用小分子物質對氧化石墨烯進行功能化改性，一方面可以提高氧化石墨烯的分散性，使其在涂層中得以均勻的分布；另一方面通過含氧基團接枝對苯二胺等可以降低其導電性，防止腐蝕的發生。此外，無機納米粒子的加入也可以提高涂層的疏水性、抗污染性，進而提高防腐性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分散性良好的功能化氧化石墨烯防腐涂層及其制備方法。

本發明的技術方案如下：首先采用改進的Hummers法制備氧化石墨烯，然后用對苯二胺通過水熱回流的方法對其進行接枝改性，將得到的產物溶于甲醇溶液中，同時加入聚乙烯醇縮丁醛、二氧化硅和二氧化鈦無機納米離子、聚二甲基硅氧烷配置成溶液，攪拌一定時間，靜置除泡后，采用刷涂的方法均勻地涂到金屬板上，室溫固化一天，就可得到防腐優良的涂層。

本發明的主要創新點如下：用小分子物質對氧化石墨烯接枝改性以提高其在聚合物中的分散性，再與無機納米粒子二氧化硅、二氧化鈦等結合，協同作用防腐，同時與聚二甲基硅氧烷預聚物等相互作用降低涂層的表面能，共同提高涂層的防腐性能。

本發明方法中制備功能化氧化石墨烯的方法如下：以石墨粉為原料，采用改進的Hummers法制備氧化石墨烯，配制一定濃度的氧化石墨烯水溶液，采用超聲分散一定時間，之后加入對苯二胺，在堿性條件下，一定溫度時攪拌回流一定時間，最后抽濾、清洗、冷凍干燥即得到功能化的氧化石墨烯。

本發明方法中功能化氧化石墨烯防腐涂料的制備過程如下：將得到的功能化的氧化石墨烯溶于甲醇溶液中，水浴超聲一定時間；再加入聚乙烯醇縮丁醛、二氧化硅、二氧化鈦、聚二甲基硅氧烷，連續攪拌較長即得到防腐涂料。

本發明方法中功能化氧化石墨烯防腐涂層的制備過程如下：采用刷涂的方法將上述防腐涂料刷涂到已經處理后的金屬板上，室溫下固化24小時，就可在金屬表面得到防腐性能優異的涂層。

本發明所用的試劑和材料：石墨粉、高錳酸鉀、硝酸鈉、濃硫酸、稀鹽酸、雙氧水、對苯二胺、氨水，均為分析純，無機納米粒子二氧化硅、二氧化鈦，聚乙烯醇縮丁醛、聚二甲基硅氧烷預聚物、油性涂料用消泡劑B-457。

附圖說明

圖1為制備涂層的防腐機理圖。