[發明專利]一種氧化石墨烯/磷酸鋅復合防腐顏料

在審

• 申請號: 201810182429.5
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108530967A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 劉金庫;苗敏;袁曉宇;劉修芮;王元元;張婧玉;許平;周丹
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C09D5/08
• 分類號: C09D5/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于材料化學技術領域，具體涉及一種氧化石墨烯/磷酸鋅復合防腐顏料的原位自熱合成方法。本發明采用的原位自熱合成法巧妙利用磷酸根與鋅離子反應生成磷酸鋅過程中放出的熱量提高反應體系的溫度，從而大大提高氧化石墨烯的分散度；而分散后的氧化石墨烯附著在磷酸鋅晶核的表面，有效抑制了磷酸鋅晶體的生長；當硝酸鋅與磷酸鈉反應結束后，反應體系的溫度下降，氧化石墨烯的分散度也隨著溫度的下降而降低，從體系中析出牢固附著在磷酸鋅材料的表面，最終獲得氧化石墨烯/磷酸鋅復合防腐顏料，為金屬防腐蝕領域提供了一種高性能，低成本的防腐顏料。

技術領域

本發明屬于材料化學領域，具體涉及一種氧化石墨烯/磷酸鋅復合防腐顏料及其原位自熱合成法。

背景技術

金屬腐蝕現象及其危害廣泛存在于日常生活與工業生產中，因腐蝕導致的直接經濟損失相當巨大。一般控制金屬腐蝕的主要方法有：(1)合理選用耐腐蝕材料，研發耐腐蝕的金屬合金；(2)在金屬材料的表面添加保護層，使金屬材料與腐蝕環境隔離；(3)在環境中或金屬材料表面加入緩蝕劑，減緩腐蝕的速率；(4)運用電化學方法，使腐蝕速率減緩或停止的方法保護金屬材料。在上述防腐方法中，最經濟、最有效且應用最為廣泛的方法是金屬材料表面添加保護層，即防腐顏料防護。目前，防腐顏料根據功能性不同，可將防腐顏料劃分為三大類，分別是活性防腐顏料、屏蔽性防腐顏料和犧牲型防腐顏料，而這些防腐顏料主要分為無機防腐顏料、有機防腐蝕顏料以及復合型防腐顏料。

氧化石墨烯是近年來發展的明星材料，在防腐蝕領域表現也非常卓越，有很多關于氧化石墨烯應用的技術被開發出來。比如，發明專利CN201610374725.6公開了一種氧化石墨烯防腐涂料及其制備方法，該涂料由氧化石墨烯20-45份，乙醇40-70份，甲苯50-80份，正丁醇25-40份，鋅粉2-8份，聚乙烯吡咯烷酮10-18份，水合肼3-7份，丙烯酸樹脂30-50份，吡啶0.5-2份，固化劑2-6份。制備方法是：先制備氧化石墨烯，然后氧化石墨烯和聚乙烯吡咯烷酮、水合肼制備改性氧化石墨烯分散液，再加入其他組分混合均勻，抽真空調節粘度即制得氧化石墨烯防腐涂料。本發明利用改性氧化石墨烯具有超大的比表面積、優異的防腐性能、導電性能，以及良好的化學穩定性，制備了一種防腐效果好、使用壽命長、無毒無污染、涂料涂層薄、使用范圍廣的新型復合涂料。發明專利CN201710421928.0，提供了一種涉及海洋防腐蝕性保護膜材料，具體說是一種利用層層自組裝技術(LBL)在金屬表面加入氧化石墨烯制備海洋防腐蝕性保護膜及其方法。一種在金屬表面加入氧化石墨烯制備海洋防腐蝕性保護膜的制備方法，其特征在于：將預處理后鋁合金試樣經硝酸鈰溶液浸泡，浸泡后高溫干燥，干燥后利用層層自組裝技術在試樣上沉積聚乙烯亞胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)層，而后再經氧化石墨烯沉積，最后再經過一次聚乙烯亞胺和聚丙烯酸層的沉積，進而實現多層循環電化學沉積，即制備得氧化石墨烯防腐蝕性保護膜。將預處理后鋁合金試樣經硝酸鈰溶液浸泡，浸泡后高溫干燥，干燥后利用層層自組裝技術在試樣上沉積聚乙烯亞胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)層，而后再經氧化石墨烯沉積，最后再經過一次聚乙烯亞胺和聚丙烯酸層的沉積，進而實現多層循環電化學沉積，即制備得氧化石墨烯防腐蝕性保護膜。本發明加入氧化石墨烯的鋁合金表面的多層自組裝膜在3.5% NaCl溶液中的緩蝕效率超過99%，經過摩擦200 mm或者400 mm后，多層自組裝膜的緩蝕效率超過96%，在海洋腐蝕防護方面具有巨大的潛在應用。發明專利CN201611036205.0；提供了一種2-巰基苯并噻唑改性氧化石墨烯防腐涂料及其制備方法，按其質量比，其原料包括：2-巰基苯并噻唑改性氧化石墨烯5-20；基體樹脂30-70；流平劑0.5-1.0；消泡劑0.5-1.0；分散劑0.5-1.0；成膜助劑0.5-1.0；稀釋劑20-35。本發明在分子設計的基礎上，利用氧化石墨烯表面官能團，將2-巰基苯并噻唑接枝到氧化石墨烯表面。合成的材料既具備氧化石墨烯的物理阻隔性，又具備2-巰基苯并噻唑的緩蝕性。同時氧化石墨烯表面的含氧官能團夠使其與環氧樹脂等一些有機樹脂之間具有優異的相容性和接合面結構。以此作為填料，能夠提高在環氧樹脂中的分散性，并且防腐蝕性能明顯增強。同時氧化石墨烯的加入能有效提高防腐涂料的機械性能。發明專利CN201710349844.0，提供了一種氮化硼-氧化石墨烯復合防腐填料的制備方法，具體為在利用改進的Hummers法制備氧化石墨烯的過程中，加入氮化硼粉末，在合成氧化石墨烯的同時，可實現氧化石墨烯與氮化硼的復合。本發明改善了氧化石墨烯和氮化硼的親水性，解決了其在有機樹脂中的分散性差，及其在環氧涂層中防腐性能低的問題。該合成方法操作簡便，易于實現，成本較低。將合成的氮化硼-氧化石墨烯復合填料添加到環氧樹脂中可大幅度提高環氧涂層的耐蝕性能，適用于氮化硼和氧化石墨烯防腐涂層的改性處理。