[發(fā)明專利]一種可作為涂層添加劑的碳納米顆粒及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810455413.7
• 申請(qǐng)日: 2018-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN108624897A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱成;康振輝;劉陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B1/00
• 分類號(hào): C25B1/00;C09D5/08;C09D5/16;B82Y40/00
• 代理公司: 蘇州翔遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32251
• 代理人: 陸金星

本發(fā)明公開了一種可作為涂層添加劑的碳納米顆粒及其制備方法和應(yīng)用，可以簡(jiǎn)單快速的制備出高純度、高產(chǎn)量和粒徑均勻的碳納米顆粒，并且，本發(fā)明的碳納米顆粒具有很好的生物相容性、無毒性，可生物降解，該碳納米顆粒作為涂層添加劑，每克碳納米顆粒的成本僅為0.7元，每升涂層中碳納米顆粒的添加量?jī)H為5g，因此成本低廉，最重要的是這種碳納米顆粒可以通過表面較強(qiáng)的負(fù)電勢(shì)作用同時(shí)滿足生物防污和防腐蝕雙功能需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可作為涂層添加劑的碳納米顆粒及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

海洋約占地球表面積的70%，豐富的海洋資源對(duì)于人類社會(huì)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，人類為了獲取海洋資源而大力發(fā)展船舶業(yè)。由于船舶制造常用到鐵等金屬材料，而海洋環(huán)境對(duì)鐵等金屬材料易造成嚴(yán)重的腐蝕，這給船舶制造業(yè)的發(fā)展帶來了極大的挑戰(zhàn)。海水的成分極其復(fù)雜，幾乎含有地球上所有化學(xué)元素的化合物，并且還含有大量的溶解氧、海洋生物和腐敗有機(jī)物等，這些物質(zhì)對(duì)于金屬構(gòu)件造成了巨大的危害。此外，波浪、潮汐對(duì)金屬構(gòu)件所產(chǎn)生低頻往復(fù)應(yīng)力和沖擊加速了腐蝕的過程。

我國(guó)每年由于腐蝕造成的損失約為GDP的5％，國(guó)際上公認(rèn)腐蝕損失超過所有自然災(zāi)害損失的總和。在海洋環(huán)境中服役的基礎(chǔ)設(shè)施和重要工業(yè)設(shè)施的腐蝕問題嚴(yán)重，特別是船舶與海洋平臺(tái)的腐蝕問題更加突出，腐蝕已經(jīng)成為影響船舶、近海工程、遠(yuǎn)洋設(shè)施服役安全、壽命、可靠性的最重要因素，引起世界各國(guó)政府和工業(yè)界的高度重視。海洋生物種類繁多，海洋生物在船舶等設(shè)備上附著會(huì)加速金屬腐蝕，增加燃油損耗，增大航行阻力，嚴(yán)重影響到了海洋業(yè)的發(fā)展。因此，大力發(fā)展海洋工程防腐材料和防污技術(shù)，對(duì)于保障海洋工程和船舶的服役安全與可靠性、降低重大災(zāi)害性事故的發(fā)生、延長(zhǎng)海洋構(gòu)筑物的使用壽命都具有重大意義。

海洋中使用的耐腐蝕材料包括耐海水腐蝕鋼、耐腐蝕鋼筋、雙相不銹鋼、鈦合金、銅合金、復(fù)合材料、高分子材料、高性能混凝土。其中，運(yùn)用耐腐蝕的高分子涂層是船舶行業(yè)應(yīng)用最廣泛、也是最為經(jīng)濟(jì)方便的防腐方法。但是，我國(guó)海洋涂料市場(chǎng)幾乎完全被國(guó)外占領(lǐng)，特別是遠(yuǎn)洋船只涂料、海洋平臺(tái)涂料、防污涂料等完全采用國(guó)外涂料。此外，傳統(tǒng)防腐、防污涂料含有重金屬和一些難降解的有機(jī)物，在生產(chǎn)和使用過程中，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的危害，違背了我國(guó)在自然環(huán)境保護(hù)上的國(guó)策。

針對(duì)上述問題，本發(fā)明專利提出了一種可作為涂層添加劑的碳納米顆粒及其制備方法因此，開發(fā)環(huán)境無污染，且具有優(yōu)異防污、防腐性能的涂層在當(dāng)前的環(huán)境下至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是：提供一種可作為涂層添加劑的碳納米顆粒及其制備方法，解決防腐性能差、涂料含重金屬、難降解等問題。

本發(fā)明的一種技術(shù)方案是：

一種可作為涂層添加劑的碳納米顆粒，所述碳納米顆粒的尺寸為3-5nm，晶格間距為0.21 nm，對(duì)應(yīng)石墨碳的（100）晶面，所述碳納米顆粒的表面上具有多個(gè)含氧官能團(tuán)。

進(jìn)一步的，所述含氧官能團(tuán)為-OH、-COOH和C-O-C中的任意一種或幾種。

本發(fā)明的另一種技術(shù)方案是：

一種可作為涂層添加劑的碳納米顆粒的制備方法，該方法包括如下步驟：

（1）取兩根石墨棒用超純水超聲清洗，將洗凈的兩根石墨棒備用；

（2）將兩根石墨棒均置于電解液中，兩根石墨棒之間保持間距；

（3）在兩根石墨棒之間施加恒定的電流，并持續(xù)電解至電解液變成深棕色；

（4）將深棕色的電解液過濾，采用透析法去除可溶性雜質(zhì)后，獲得可作為涂層添加劑的碳納米顆粒。

進(jìn)一步的，步驟（1）中所述兩根石墨棒的純度為99.99%，所述超純水的水電阻率為18.2 MΩ·cm^-1，超聲清洗的次數(shù)為3-5次。