[發(fā)明專利]一種耐海水石墨烯改性防腐涂料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108531038A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹立;朱建康;饒永超;趙書華;白浩然;馮大成;才政;陳磊;黃俊堯;陳鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D5/10;C09D7/61;C09D7/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發(fā)明的一種耐海水石墨烯改性防腐涂料及其制備方法，其包含以下重量份組分，A組分，20％～30％環(huán)氧樹脂、3％～10％Fe₃O₄@TiO₂/rGO復(fù)合材料(自制)、20％～30％去離子水、1％～5％鋅粉、5％～10％磷酸鋅、5％～10％滑石粉、5％～15％碳酸鈣、3％～10％水性分散劑、0.5％～3％偶聯(lián)劑、1.5％～5％其他助劑B組分，15％～30％固化劑。

2.如權(quán)利要求1所述的耐海水石墨烯改性防腐涂料及其制備方法，其特征在于：所述環(huán)氧樹脂選自水性環(huán)氧樹脂(水性環(huán)氧樹脂F(xiàn)0704，固含量50％)、分散劑為自制的沒食子酸基環(huán)氧磷酸酯水性分散體、消泡劑為(DD-171水性消泡劑)或(B-091，B-092水性消泡劑中的一種或兩種)、所述流平劑為BYK-307有機(jī)硅流平劑、偶聯(lián)劑為KH550、所述附著力促進(jìn)劑為DP-02，DP-10中的一種或兩種、固化劑為(水性固化劑F0705)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種耐海水石墨烯改性防污防腐涂料，其特征在于：功能化核殼結(jié)構(gòu)Fe₃O₄@TiO₂/rGO是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

(1)GO通過改進(jìn)的hummer方法合成。

通過攪拌將3g石墨粉末和1.5gNaNO₃加入含75ml98％H₂SO₄的三頸燒瓶中混合并冷卻降溫，另外，向混合溶液中緩慢加入9gKMnO₄,轉(zhuǎn)速保持300r/min,持續(xù)2h,向反應(yīng)物中緩慢加入150ml去離子水，在98℃油浴中攪拌15min后，將30％的H₂O₂加入混合物中，靜止24h后，用HCl溶液和去離子水反復(fù)洗滌，離心。最后，將產(chǎn)物在55℃下干燥24h,得到GO。

(2)納米四氧化三鐵粒子的制備

在250ml的三頸燒瓶中加入3g的七水硫酸亞鐵，和50ml的乙二醇，并經(jīng)溶液在氮?dú)獗Ｗo(hù)下混合攪拌30min,隨后逐滴加入20ml0.5％的50％的H₂O₂的水溶液，溫度保持在50℃，持續(xù)攪拌反應(yīng)4h,通過加入25％的氨水溶液，將反應(yīng)混合物保持在堿性環(huán)境下(pH＝13)，將合成的納米顆粒透析24h,通過磁場分離，傾析和再分散純化，最后將沉淀的納米四氧化三鐵顆粒用水和甲醇洗滌數(shù)次，過濾，直到pH＝7.

(3)核殼結(jié)構(gòu)Fe₃O₄@TiO₂納米復(fù)合材料的制備

采用溶膠-凝膠法制備Fe₃O₄@TiO₂納米復(fù)合材料，量取36ml的無水乙醇和10mlTi(OC₄H₉)₄，置于燒杯，在劇烈攪拌下,將Ti(OC₄H₉)₄逐滴滴加到無水乙醇中制備成溶液B；量取3ml去離子水，5ml無水乙醇，放入燒杯混合均勻，向混合液中加入0.5g納米四氧化三鐵,持續(xù)超聲分散20min，調(diào)節(jié)pH≥3,制成溶液A；將溶液B劇烈攪拌，同時向B溶液中逐滴加入溶液A；溶液逐漸變成乳棕色，繼續(xù)攪拌2h,放在空氣中陳化24h,形成濕溶膠，干燥箱中80℃下干燥24h,形成干溶膠，研磨成粉末，在馬弗爐中400℃煅燒2h,得到核殼結(jié)構(gòu)Fe₃O₄@TiO₂納米復(fù)合材料。

(4)核-殼結(jié)構(gòu)Fe₃O₄@TiO₂納米復(fù)合材料功能化

采用KH-550改性Fe₃O₄@TiO₂納米復(fù)合材料，稱取2gKH-550和144g無水乙醇，加入到三口燒瓶中攪拌均勻，向混合液中緩慢加入去離子水，繼續(xù)攪拌45min,用氨水調(diào)節(jié)pH＝10,將5g(Fe₃O₄@TiO₂)納米復(fù)合材料加入混合物中，持續(xù)攪拌1.5h,最后將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌，并離心，將最終產(chǎn)物在55℃下干燥24h。

(5)核-殼結(jié)構(gòu)Fe₃O₄@TiO₂納米復(fù)合材料接枝GO

將功能化的核殼結(jié)構(gòu)Fe₃O₄@TiO₂納米復(fù)合材料(0.35g)超聲分散在250ml的無水乙醇中形成均勻的懸浮液，在溫和攪拌下將懸濁液緩慢加入45.6mlGO(1mg/ml)溶液中，持續(xù)攪拌1h，將產(chǎn)物反復(fù)洗滌，并在55℃下干燥24h。

(6)Fe₃O₄@TiO₂/rGO雜化體的制備

將功能化的核殼結(jié)構(gòu)Fe₃O₄@TiO₂納米復(fù)合材料(0.35g)超聲分散在250ml的無水乙醇中形成均勻的懸浮液，在溫和攪拌下將懸濁液緩慢加入45.6mlGO(1mg/ml)溶液中，向混合溶液中加入3mol/L NaBH₄溶液(pH＝11)溫度保持在80℃下，持續(xù)攪拌3h,將所得產(chǎn)物反復(fù)洗滌，離心，并在55℃下干燥24h。

4.如權(quán)利要求1所述的一種耐海水石墨烯改性防污防腐涂料，其特征在于：所述分散劑為自制食子酸基環(huán)氧磷酸酯水性分散劑。

向裝有溫度計(jì)，機(jī)械攪拌器，和冷凝裝置的三口燒瓶中混合三口燒瓶中加入17.12g的沒食子酸(GA)、45.26g的環(huán)氧氯丙烷(ECP)和8.6g的四丁基溴化銨(TBAB),混合物室溫下攪拌30min,將反應(yīng)混合物的溫度控制在120℃下攪拌3小時，冷卻至室溫，緩慢加入NaOH(10mol/L)溶液，溶液加熱到30℃，繼續(xù)攪拌3h,之后將液體用50ml的蒸餾水洗滌三次，并用無水硫酸鈉干燥24小時,用旋轉(zhuǎn)真空蒸發(fā)器在60℃下除去過量的未反應(yīng)的EPC,得到黃色粘稠液體沒食子酸基環(huán)氧樹脂.

取上述制備的沒食子酸基環(huán)氧樹脂20g和20g的丙酮置于裝有溫度計(jì)，機(jī)械攪拌器和冷凝裝置的三頸反應(yīng)器中，溫度保持在60℃，將18gH₃PO₄和20g丙酮的混合液30min內(nèi)緩慢滴入混合物中，在500rmp的機(jī)械攪拌下繼續(xù)反應(yīng)3h,直至混合物達(dá)到恒定的酸值，最后加入KOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物的PH7-8，得到水相食子酸基環(huán)氧磷酸酯。

取5g上述制備的食子酸基環(huán)氧磷酸酯和5g核殼結(jié)構(gòu)Fe₃O₄@TiO₂/rGO復(fù)合材料加入到50ml的蒸餾水中，并在500W裝有降溫裝置的超聲分散儀中超聲兩小時，得到食子酸基環(huán)氧磷酸酯Fe₃O₄@TiO₂/rGO復(fù)合材料水性分散體。