[發(fā)明專利]一種木質素/石墨烯基復合防腐涂層及其制備方法與應用

有效

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• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108659671B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 呂滿庚;王善;胡卓榮;史珺;吳昆;梁利巖
• 申請（專利權）人: 重慶中科檢測技術服務有限公司;中科廣化（重慶）新材料研究院有限公司;廣州中科檢測技術服務有限公司;中科院廣州化學有限公司;中國科學院大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D5/08;C09D7/61;C08H7/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

本發(fā)明屬于金屬防腐涂層的制備技術領域，具體涉及一種木質素/石墨烯基復合防腐涂層及其制備方法與應用。該方法將羥基化的木質素溶液與石墨混合，超聲剝離制備飽和的木質素/石墨烯分散液，然后與環(huán)氧樹脂，水性固化劑和溶劑混合，制備得到木質素/石墨烯基復合防腐涂層。該方法采用可再生的生物質材料木質素，利用木質素的羥基化、兩親性及其與石墨烯之間的π?π作用，可將疏水的石墨烯均勻的分散在水性環(huán)氧樹脂中，由此得到的涂層，其石墨烯可層層阻隔腐蝕小分子的侵入，極大降低小分子的腐蝕路徑，延緩基材的腐蝕速率。同時，該涂層兼具較好的熱穩(wěn)定性，將其用于金屬及建材表面的防腐，表現出較好的容抗弧和較高的熱解溫度。

技術領域

本發(fā)明屬于金屬防腐涂層的制備技術領域，具體涉及一種木質素/石墨烯基復合防腐涂層及其制備方法與應用。

背景技術

由于環(huán)氧樹脂涂層具有優(yōu)異的耐腐蝕性，耐化學性，機械性能和較低的收縮率，因此其被廣泛應用于汽車，船舶和油罐的防腐。近幾十年來，環(huán)境污染問題的顯現迫使研究人員開始關注環(huán)境友好的化學品。其中，利用水性環(huán)氧樹脂涂料替代溶劑型環(huán)氧樹脂涂料是一個重點發(fā)展方向。然而，固化后水性環(huán)氧樹脂涂料中殘留的親水性基團或表面活性劑可形成極性通道，這加速了水的吸收和滲透，使涂層劣化并引發(fā)腐蝕。因此，水性環(huán)氧涂料通常存在閃銹，附著力差和耐水性差等缺點，嚴重限制了它們在金屬防腐中的應用。

石墨烯由于具有優(yōu)異的電學，力學和熱學性能，尤其是良好的阻隔性能，可被用于水性樹脂復合材料中以提高其防腐蝕性能。然而，由于具有高比表面積和強范德華力，石墨烯片容易聚集在一起，此外，石墨烯具有疏水性，在水性材料中更難以分散，這些原因都限制了其在水性樹脂復合材料中的應用。

發(fā)明內容

為克服現有技術的缺點和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種木質素/石墨烯基復合防腐涂層的制備方法。該方法首先對木質素進行羥基化改性，然后與石墨混合，在水相中超聲剝離石墨，得到飽和的木質素/石墨烯分散液，再與環(huán)氧樹脂和水性固化劑混合，制備得到所述木質素/石墨烯基復合防腐涂層。

本發(fā)明的另一目的在于提供由上述制備方法得到的木質素/石墨烯基復合防腐涂層。該防腐涂層成本低、環(huán)境友好，具有較好的耐水性、熱穩(wěn)定性。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述木質素/石墨烯基復合防腐涂層的應用。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種木質素/石墨烯基復合防腐涂層的制備方法，包括以下步驟：

(1)羥基化的木質素的制備：

將木質素溶解，得到木質素溶液，加入HBr溶液，在加熱和攪拌條件下反應，冷卻至室溫，得到反應溶液，將反應溶液加至HCl溶液中，攪拌，離心，得到沉淀，然后對沉淀進行洗滌和干燥，得到羥基化的木質素；

(2)木質素/石墨烯分散液的制備：

將羥基化的木質素溶解于水中，得到濃度為0.5～2g/L的木質素分散液，加入石墨，超聲，離心，得到含有木質素/石墨烯顆粒的溶液，過濾，得到木質素/石墨烯顆粒，洗滌，然后將木質素/石墨烯顆粒溶于水中，得到飽和的木質素/石墨烯分散液；

所述的加入石墨的量按木質素分散液：石墨＝25:1～100:1的質量份數配比；

(3)復合防腐涂層的制備：

將飽和的木質素/石墨烯分散液、水性固化劑、環(huán)氧樹脂和溶劑混合均勻，得到涂層預備體，脫泡，涂覆在基底材料的表面，固化，得到所述的木質素/石墨烯基復合防腐涂層；

所述的涂層預備體中的飽和的木質素/石墨烯分散液與環(huán)氧樹脂的質量比為1:5～1:8；

所述的涂層預備體中的環(huán)氧樹脂與水性固化劑的質量比為5:2～5:2.25；