[發(fā)明專利]一種石墨烯高性能防腐蝕涂料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711177688.0
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN107858066B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林瑞榮;莊焱
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門中凱新材石墨烯科技有限公司
• 主分類號(hào): C09D161/00
• 分類號(hào): C09D161/00;C09D5/08;C09D7/62
• 代理公司: 廈門加減專利代理事務(wù)所(普通合伙) 35234
• 代理人: 李強(qiáng)

本發(fā)明提供一種石墨烯高性能防腐蝕涂料及其制備方法，所述石墨烯高性能防腐蝕涂料包括甲組分和乙組分，所述甲組分由如下重量配比的成分組成：呋喃樹脂20～35份，石墨烯2～5份，磷酸鹽溶液1～2份，抗氧化劑0.5～1份，附著力促進(jìn)劑3～8份；分散劑0.3～0.8份，乳化劑8～15份，填料40～70份，溶劑15～30份；所述乙組分由如下重量配比的成分組成：磺酸類固化劑10～18份，甲醇水溶液11～15份；所述甲乙組分的重量比為4～4.5:1。本發(fā)明提供的涂料解決了普通呋喃樹脂防腐蝕涂料抗氧化性能差、石墨烯在涂料中易于團(tuán)聚的問題，提高了涂料的防腐蝕、抗氧化、耐高溫等性能，涂料具有優(yōu)秀的綜合性能，適用范圍廣，可用于高溫、高腐蝕環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及防腐蝕涂料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯高性能防腐蝕涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯是緊密堆積成二維六方蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的單層碳原子，各碳原子之間以sp²雜化方式相連。微觀上，單層石墨烯薄膜并非二維的扁平結(jié)構(gòu)，而是具有“納米尺度上”穩(wěn)定的微波狀的單層結(jié)構(gòu)，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一存在的二維自由態(tài)原子晶體；宏觀上，石墨烯可以翹曲成零維的富勒烯，卷成一維的碳納米管或者堆垛成三維的石墨。石墨烯獨(dú)特的二維周期蜂窩狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定的碳六元環(huán)的存在，賦予了其優(yōu)異的性能：單層石墨烯的厚度僅為0.35nm，是目前已知最輕最薄的材料；它在室溫下的電子遷移率為2×10⁵cm²·V^-1·s^-1，是光速的1/300，理論比表面積能夠達(dá)到2630m²·g^-1，全波段光吸收只有2.3％，熱導(dǎo)率高達(dá)5000W·m^-1·K^-1，楊氏模量超過1100GPa，抗拉強(qiáng)度超過130GPa，且韌性非常好，當(dāng)施加外部機(jī)械力時(shí)，碳原子會(huì)通過彎曲變形來適應(yīng)外力，而不必使碳原子重新排列，這樣就保持了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。因此，石墨烯是一種應(yīng)用潛力非常廣泛的碳材料，在新型反應(yīng)分離、新材料、節(jié)能環(huán)保等眾多產(chǎn)業(yè)中都有巨大的應(yīng)用前景。

腐蝕是指金屬材料以及由他們制成的結(jié)構(gòu)物，在自然環(huán)境中或者在工況條件下，由于其所處環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的變質(zhì)和破壞。為保護(hù)金屬不受損壞，現(xiàn)在一般會(huì)對金屬進(jìn)行防腐蝕處理，依據(jù)金屬種類的不同和所處環(huán)境的變化，采用不同的防腐蝕處理。例如，在金屬表面用耐蝕金屬進(jìn)行鍍層，或是在金屬表面涂覆耐蝕的涂料，以此隔絕金屬表面與周圍環(huán)境的直接接觸，減少腐蝕情況的發(fā)生。其中，防腐蝕涂料成本更為低廉且防腐效果優(yōu)異，即使是較為嚴(yán)峻的使用環(huán)境條件下也可以較好地對金屬表面進(jìn)行保護(hù)。

通常所用的防腐蝕涂料對材料表面的作用一般包括屏蔽作用、緩蝕作用和陰極保護(hù)作用，通過多種功能協(xié)同作用，保護(hù)材料表面不受腐蝕。其中，漆膜的屏蔽作用是防腐蝕的第一道防線，從電化學(xué)腐蝕或是隔離作用考慮，具有優(yōu)秀屏蔽作用的涂料可以隔絕腐蝕介質(zhì)與材料表面的接觸，隔斷腐蝕電池的通路，從而起到防腐蝕的效果。涂料還可使材料表面發(fā)生鈍化反應(yīng)，增強(qiáng)材料的防腐蝕能力，或是通過在涂料中添加金屬粉末，當(dāng)液體浸入涂層時(shí)，可與材料形成電池，使材料表面受到陰極保護(hù)。

目前，主要的防腐蝕涂料為環(huán)氧類、聚氨酯類和富鋅底漆類涂料。除此之外，呋喃樹脂是新型的防腐蝕涂料基體樹脂，它是以糠醛為基本原料制成的一類聚合物的總稱，在呋喃樹脂的大分子中都具有呋喃環(huán)。呋喃樹脂防腐蝕涂料具有優(yōu)秀的耐蝕性、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性，其耐非氧化性無機(jī)酸、電解質(zhì)溶液、有機(jī)溶劑、堿性環(huán)境的性能突出，同時(shí)其原料來源廣泛、生產(chǎn)工藝簡單，相較傳統(tǒng)環(huán)氧類、聚氨酯類涂料，在防腐蝕涂料方面的應(yīng)用具有更為突出的優(yōu)勢。但目前的呋喃樹脂抗氧化性能較差，長時(shí)間暴露在空氣中會(huì)對其機(jī)械性能產(chǎn)生一定的影響，在較為嚴(yán)峻的使用環(huán)境如高溫環(huán)境下，呋喃樹脂的各項(xiàng)性能會(huì)產(chǎn)生較大程度的下降。

將石墨烯粉體加入涂料樹脂中，是有效提高涂料各項(xiàng)性能的有效方案，特別是在涂料的防腐蝕功能方面，加入石墨烯的防腐蝕涂料具有優(yōu)秀的防腐蝕性能。但由于石墨烯易于團(tuán)聚，在實(shí)際制備過程中往往需要摻入其余助劑，不利于制備成本的降低且防止團(tuán)聚的效果較差。