[發(fā)明專利]一種包含石墨烯基復合防腐材料的防腐涂料

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• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113150654A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 張倩;肖榮國;黃寧寧
• 申請（專利權）人: 蘇州研資工業(yè)技術有限公司
• 主分類號: C09D163/02
• 分類號: C09D163/02;C09D179/02;C09D5/08
• 代理公司: 北京中仟知識產權代理事務所(普通合伙) 11825
• 代理人: 周慶佳

本發(fā)明提供一種包含石墨烯基復合防腐材料的防腐涂料，本發(fā)明制得的由石墨烯/聚苯胺和石墨烯/CeO₂組成復合材料的防腐涂料可以起到電化學防腐和物理防腐雙重功效，耐鹽霧性高達1000小時以上。

技術領域

本發(fā)明涉及防腐材料領域，具體涉及一種包含石墨烯基復合防腐材料的防腐涂料。

背景技術

金屬腐蝕和失效問題，遍及國民經濟的各個領域，包括交通運輸、建筑、冶金、化工、機械和海洋開發(fā)等。只要有金屬存在的地方，就存在不同程度的腐蝕問題，所以金屬的腐蝕防護成為當今材料工程領域急需解決的課題。有研究報告指出，早在1975年美國的金屬腐蝕損失高達700億美元，這一比值占到國民經濟生產總值的4.2％。據(jù)2003年我國發(fā)表的腐蝕調查報告，我國近年來的年腐蝕損失約為5000億美元，約占國民生產總值的5％。

為了防止金屬腐蝕，通常在金屬表面涂覆防腐蝕涂料，以隔絕腐蝕介質與金屬表面接觸，從而達到防腐效果。防腐填料是防腐涂料中的關鍵成分，然而，目前防腐填料大都為金屬或金屬化合物，其含有六價的鉻、鉛等重金屬，存在著成本高、防腐周期短和重金屬污染等問題，其應用也受到嚴格的限制。聚苯胺因其具有原料易得、合成簡單、無污染等諸多優(yōu)點，已成為新一代友好型的高效防腐填料。然而，聚苯胺由于其分子的極性和剛性都較強，其分散性和黏附性差，涂膜附著力不好，難加工，容易形成缺陷，用純聚苯胺作為防腐填料，防腐涂層綜合性能往往很不理想，這嚴重制約聚苯胺的推廣和應用。2011年，有報道指出CVD生長的單層石墨烯可以用于金屬防護，但該法生產成本和對設備的要求較高，并且石墨烯結構中存在的缺陷使得腐蝕介質能夠浸入涂層使其表面產生裂紋，從而加速腐蝕的進行，只能起到短期的防腐作用。另一種有效利用石墨烯物理阻隔性能的方法，是將石墨烯或改性石墨烯與成膜性能優(yōu)良的有機聚合物進行復合，石墨烯作為二維納米填料可進一步提高有機涂層的耐腐蝕性能。

石墨烯烯的高比表面積和強疏水性使得其在應用和儲存方面受到了很大制約，因此對石墨烯進行表面修飾成為石墨稀材料研究的主要課題。石墨烯基復合材料的研究得到了科研工作者更多的重視，這主要是因為石墨稀具有很強的電子傳輸性，它能夠增強甚至改變導電聚合物或金屬氧化物的導電性能，而且石墨烯優(yōu)異的力學性能能夠提高這些材料的強度，擴大其在材料領域的應用面。近幾年來，石墨稀在防腐燭方面的應用也開始被人們所關注，但相關研究主要都集中在通過法將石墨稀直接沉積在銅、鎳等少數(shù)金屬的表面來展幵的研究，這不僅限制了石墨烯的應用范圍，同時所需的設備復染，造價昂貴，不適合大規(guī)模的應用

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明利用石墨稀的優(yōu)異性能對其他防腐材料進行改性，合成石墨烯基復合材料，再將復合材料混合制成防腐效果更好的石墨烯基復合材料。

發(fā)明內容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種石墨烯基防腐材料，其由石墨烯/聚苯胺和石墨烯/CeO₂組成，二者的質量比例為1:1～10:1。

本發(fā)明另一方面提供一種上述石墨烯基防腐材料的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)氧化石墨的制備

在-20℃下，向濃硫酸中依次加入石墨粉、硝酸鉀和高錳酸鉀，攪拌均勻后在0～20℃下反應4～6小時，然后加入去離子水，并加熱至70～90℃繼續(xù)攪拌10～20分鐘，再加入雙氧水使溶液變?yōu)榱咙S色，趁熱過濾，并用 1％HCl溶液和去離子水洗滌直到濾液中無硫酸根被檢測到為止，最后將濾餅充分干燥；

(2)氧化石墨烯-聚苯胺復合材料制備

將步驟(1)制備的氧化石墨加入到一定量蒸餾水中，超聲10～15分鐘，得到氧化石墨烯溶液，然后加入苯胺的鹽酸溶液，攪拌過程中再加入過硫酸銨的鹽酸溶液，反應結束后抽濾，濾餅經洗滌、干燥后得到氧化石墨烯- 聚苯胺復合材料。

(3)氧化石墨烯/CeO₂復合材料的制備