[發明專利]一種石墨烯改性涂層材料的制備方法、應用及測試方法

在審

• 申請號: 202011306196.9
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112457770A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 韋鵬飛;劉崢;王志成;繆春生;張克敏
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: C09D179/08
• 分類號: C09D179/08;C09D5/08;G01N13/00;G01N17/00;G01N27/26;G01N33/00
• 代理公司: 廣東有知貓知識產權代理有限公司 44681
• 代理人: 崔新芬

本發明涉及防腐材料領域，具體是涉及一種石墨烯改性涂層材料的制備方法、應用及測試方法，包括以下步驟取聚醚酰亞胺溶于N?甲基吡咯烷酮溶液中，混合攪拌后，配制得到制膜液；取聚乙烯吡咯烷溶于二氯甲烷溶液中，混合攪拌后，得到石墨烯片溶液；取石墨烯片溶液進行超聲，混合攪拌后，得到第一石墨烯片分散液；取制膜液滴加進入到第一石墨烯片分散液中，再進行超聲，混合攪拌后，得到第二石墨烯片分散液；取第二石墨烯片分散液蒸除其中的二氯甲烷，待第二石墨烯片分散液中無氣泡后加入固化劑，混合攪拌后，得到石墨烯改性防腐涂層材料，本發制備的石墨烯改性涂層材料中不含重金屬成分，應用范圍更廣，實用性更強，適合大規模生產。

技術領域

本發明涉及防腐材料領域，具體是涉及一種石墨烯改性涂層材料的制備方法。

背景技術

隨著現代工業的發展，耐腐蝕性能越來越被關注，其中金屬腐蝕是指金屬材料表面和環境發生化學與電化學反應而使材料的性能下降。金屬腐蝕會造成巨大的損失，最簡單最有效的防腐蝕手段之一就是在金屬表面涂覆一層防腐蝕涂層，使得金屬表面與環境有一層屏障。目前，全球防腐涂料市場的需求正在快速增長，特別是在石油天然氣行業、電力行業、工業領域以及基礎建設等領域。

石墨烯是一種由碳原子緊密堆積而成的二維晶體材料，因其具有獨特的結構，優異的電學、力學、光學、化學及熱學等性能成為許多人研究的熱點。利用石墨烯提高聚合物材料的阻隔性能，可以從兩個方面考慮：一是提高石墨烯的剝離程度，使其均勻分散于高分子材料中；二是提高石墨烯在高分子材料中的規整度，使其具有一定的方向性。而傳統添加阻隔填充劑的方式如溶液共混、原位聚合和熔融共混，不僅僅難于實現石墨烯的完全剝離，更是難于實現石墨烯的規整分布。

聚醚酰亞胺(Polyetherimide，PEI，Ultem1000)是一種性能優良的芳香族熱塑性聚合物材料，結構中醚基的存在賦予其聚合物鏈很好的靈活性。這種材料已經被廣泛用于滲透蒸發和氣體分離等膜分離過程中。也有報道指出PEI是用相轉化法制備非對稱膜的一種合適的材料，并且在水相中得到應用。

N-甲基吡咯烷酮(N-Methylpyrrolidone；1-Methyl-2-pyrrolidinone，NMP) 是一種有機化合物，無色透明油狀液體，微有胺的氣味。揮發度低，熱穩定性、化學穩定性均佳，能隨水蒸氣揮發。有吸濕性。對光敏感。易溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯、氯仿和苯，能溶解大多數有機與無機化合物、極性氣體、天然及合成高分子化合物。N-甲基吡咯烷酮在鋰電、醫藥、農藥、顏料、清洗劑、絕緣材料等行業中廣泛應用。

然而，石墨烯在防腐領域中應用主要有兩種嘗試手段，第一種是以化學氣相沉積的方式使石墨烯在金屬表面形成涂層薄膜。然而此涂層薄膜在長時間的防腐蝕測試中，出現了不均勻的銹蝕現象，甚至比純金屬表面的銹蝕還要嚴重此現象出現的原因很有可能是石墨烯涂層并不完美無瑕，且其高導電性促進了電化學腐蝕的進程。石墨烯在防腐領域中應用的另一種嘗試手段，是將石墨烯混合于聚合物材料中。這種方法可以有效地提高聚合物材料的力學性能、對熱穩定性以及化學穩定性等。然而石墨烯的加入量達到一定值時，原本絕緣的聚合物材料的導電性也會提高幾個數量級，這卻會帶來促進腐蝕的副作用。尤其是在漆膜出現瑕疵，金屬-石墨烯-外界環境形成導電通路時，腐蝕促進效應尤為明顯。從此現象的原理上分析，該現象的出現需要滿足三個條件：石墨烯與金屬存在電勢差、石墨烯與金屬形成導電通路、外界環境含有腐蝕性物質。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利于抵抗涂膜物理損壞、耐久性好，綜合性能優良的石墨烯改性涂層材料的制備方法、應用及測試方法。

為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：

提供一種石墨烯改性涂層材料的制備方法，包括以下步驟：

取聚醚酰亞胺溶于N-甲基吡咯烷酮溶液中，混合攪拌后，配制得到制膜液；

取聚乙烯吡咯烷溶于二氯甲烷溶液中，混合攪拌后，得到石墨烯片溶液；