[發(fā)明專利]一種多層石墨微片復(fù)合高分子材料在防腐涂料中的應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910361746.8
• 申請(qǐng)日: 2019-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN110028823A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任朋成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煙臺(tái)恒諾新材料有限公司
• 主分類號(hào): C09D5/08
• 分類號(hào): C09D5/08;C09D5/24;C09D7/62;C09D175/08;C08G18/66;C08G18/50;C08G18/32;B05D3/00;B05D1/28;B05D7/26;B05D7/24;B05D5/00;B05D1/38
• 代理公司: 煙臺(tái)上禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37234
• 代理人: 高峰

本發(fā)明公開了一種多層石墨微片復(fù)合高分子材料在防腐涂料中的應(yīng)用，包括制備多層石墨微片復(fù)合高分子防腐涂料和涂刷等步驟。本發(fā)明多層石墨微片復(fù)合高分子防腐涂料性能穩(wěn)定，耐鹽霧，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)基底的附著力強(qiáng)，耐磨性能好，石墨表面含有羧基羥基等含氧基團(tuán)及異氰酸酯基，能與固化劑形成穩(wěn)定的原位復(fù)合膠體，能均勻穩(wěn)定的溶于液態(tài)胺擴(kuò)鏈劑中，進(jìn)而能更好的溶于高分子涂料中，可以通過增減混合漿液中液態(tài)胺擴(kuò)鏈劑的比例調(diào)整固化時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種多層石墨微片復(fù)合高分子材料在防腐涂料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

腐蝕問題目前已引起世界各國(guó)的高度重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界每年因腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的2％-4％，我國(guó)每年由于腐蝕造成的損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的5％，因此腐蝕問題是我們急切需要解決的問題。

石墨微片中的片層是一種由碳原子構(gòu)成的新型層片狀結(jié)構(gòu)的二維(2D)層狀材料，是由C原子以sp2雜化軌道組成的六角型呈蜂巢狀晶格的平面薄膜。每個(gè)晶格內(nèi)有3個(gè)σ鍵，連接十分緊密,形成穩(wěn)定的正六邊形結(jié)構(gòu)，而垂直于晶面方向的π鍵在其導(dǎo)電導(dǎo)熱過程中起到了重要的作用。

獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使石墨微片在防腐防磨領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力。首先，石墨穩(wěn)定的sp2雜化結(jié)構(gòu)使其能在金屬與活性介質(zhì)間形成物理阻隔層，阻止擴(kuò)散滲透的進(jìn)行；其次，石墨具有很好的熱穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定性，不論在高溫條件下，還是在有腐蝕或者氧化性的氣體、液體環(huán)境中均能保持穩(wěn)定。另外，石墨良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能對(duì)金屬服役環(huán)境提供了有利的條件。石墨還是目前為止最薄的材料，其對(duì)基材的影響可以忽略不計(jì)；同時(shí)還兼具很高的強(qiáng)度和良好的摩擦學(xué)性能，不僅能提高導(dǎo)電性或耐煙霧性，還能進(jìn)一步降低涂層厚度，增強(qiáng)對(duì)基材的附著力，提高涂料的耐磨性。能增強(qiáng)防腐材料的韌性、附著力、耐水性、硬度等物理化學(xué)性能。

但是石墨的共軛結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其與水、有機(jī)溶劑及聚合物的相容性較差，當(dāng)加入量太少時(shí)，涂料的硬度和耐磨性改善不明顯，當(dāng)石墨加入量過多時(shí)，石墨在涂料中容易造成團(tuán)聚形成孔洞，造成缺陷，這不僅沒有使性能得到改善，反而給水分子、氧氣、氯離子等腐蝕因子進(jìn)入涂層滲入到基底提供了通道，加速了基底的腐蝕，因而其在涂料領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有石墨微片涂料防腐效果差的問題，提供一種多層石墨微片復(fù)合高分子材料在防腐涂料中的應(yīng)用。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種多層石墨微片復(fù)合高分子材料在防腐涂料中的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：

1)制備氧化石墨粉末：將10g研磨好的石墨粉浸入200ml濃硝酸中，0℃下浸泡1-2h，降溫至-15℃，加入1ml濃磷酸和40g高鐵酸鉀，-10℃-60℃反應(yīng)0.5-24h后離心分離，將濾餅用去離子水洗滌至洗液pH為6-7，置于真空干燥箱中，60℃-70℃干燥4-6h，制得氧化石墨粉末；

2)制備羥基和羧基多層石墨粉末：將氧化石墨粉末在含有NaBH₄和CaCl₂的溶液中浸泡8-10h后過濾，將濾餅用去離子水洗滌后在干燥箱內(nèi)60℃干燥6h，得含有羥基和羧基多層石墨粉末；

3)制備表面改性多層石墨微片：將步驟2)所得粉末30℃下在偶聯(lián)劑中浸泡12-15h，浸泡完畢后采用真空抽濾，濾餅用乙醇或丙酮進(jìn)行洗滌，再在真空干燥箱中80℃干燥6-10h，制得表面含有氨基或異氰酸酯基的改性多層石墨微片粉末；

4)制備表面改性多層石墨微片膠體：取1-3重量份步驟3)所得粉末，與45-50重量份的端氨基聚醚混合45℃以下研磨6-8h，加入2.5重量份的鈦白粉、4重量份的三聚磷酸二氫鋁、4重量份的云母玻璃鱗、5重量份的滑石粉和4重量份的鈦酸酯偶聯(lián)劑，將混合物高速剪切研磨1-2h，制得表面改性多層石墨微片膠體，所述表面改性多層石墨微片片層長(zhǎng)度為50-100nm，厚度為0.5-10nm；