石墨烯类防腐涂料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种石墨烯类防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)先将氧化石墨烯放入水或者油性溶剂中超声分散，得到预分散液；(2)向所述预分散液中加入石墨烯，再超声分散处理，使氧化石墨烯吸附石墨烯而将石墨烯均匀分散，得到复合分散液；(3)对所述复合分散液进行抽滤，得到复合浆料；(4)将所述复合浆料加入至水性树脂或者油性树脂中，并加入助剂，搅拌，得到石墨烯类防腐涂料。该石墨烯类防腐涂料具有优异的耐腐蚀性能，可延长金属的服役寿命，该制备方法绿色环保，工艺简单。

Preparation method of graphene anticorrosive coating

The present invention provides a method for preparing graphene anticorrosive coating, which comprises the following steps: (1) the first graphene oxide dispersed into water or oily solvent ultrasonic, get predispersing liquor; (2) to the pre dispersing graphene solution, and ultrasonic treatment, graphene oxide the adsorption of graphene and graphene uniformly dispersed composite dispersion; (3) of the composite dispersion is used to filter, to obtain the composite slurry; (4) will be added to the composite slurry to water-based resin or oily resin, and adding additives, stirring to graphene anticorrosive coating. The graphene anticorrosive coating has excellent corrosion resistance and can prolong the service life of the metal, and the preparation method is green, environment-friendly and simple in process.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯类防腐涂料的制备方法
本专利技术涉及一种防腐涂料的制备方法，尤其涉及一种石墨烯类防腐涂料的制备方法。
技术介绍
石墨烯作为一种新型碳材料，因其大的比表面积、高的导热率、低的电阻率、以及不可透过性等受到了科学界的广泛关注。其中，将石墨烯分散添加到有机涂料中进而得到防腐涂料，该防腐涂料结合了有机涂料的粘结性、柔顺性、加工性和二维纳米材料的阻隔性、力学性能、耐热性、化学稳定性，被认为是最简洁、最具有应用前景的腐蚀防护涂料。石墨烯在涂料中均匀分散，形成了致密的物理屏蔽层，延长了腐蚀介质的扩散路径，极大地降低了腐蚀因子的扩散速率，并能有效阻止涂料受外界干扰时银纹的扩散。此外，有机涂料固化成膜的过程中，会留下微孔，腐蚀因子会通过微孔侵入金属基体，石墨烯可作为填料堵住微孔，起到优异的腐蚀防护作用。但由于石墨烯片层之间的强相互作用，直接将石墨烯添加到树脂中，石墨烯极易发生团聚，甚至产生更多的微孔，耐腐蚀性受到严重影响。因此，促进石墨烯的有效分散是石墨烯在涂料中应用的关键。传统的石墨烯分散手段较为复杂或分散效果不明显，比如利用传统分散剂分散石墨烯，需利用繁杂的化学工艺合成，对环境有害，且费时费力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种石墨烯类防腐涂料的制备方法，该制备方法可以提高石墨烯在防腐涂料中的分散，并且简单易操作，也不会污染环境。一种石墨烯类防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)先将氧化石墨烯放入水或者油性溶剂中超声分散，得到预分散液；(2)向所述预分散液中加入石墨烯，再超声分散处理，使氧化石墨烯吸附石墨烯而将石墨烯均匀分散，得到复合分散液；(3)对所述复合分散液进行抽滤，得到复合浆料；(4)将所述复合浆料加入至水性树脂或者油性树脂中，并加入助剂，搅拌，得到石墨烯类防腐涂料。其中，所述氧化石墨烯与石墨烯的质量比为5∶1～1∶5，所述复合分散液的浓度为0.3mg/mL～7mg/mL。其中，步骤(1)及步骤(2)中所述超声分散的超声功率为50W～500W，超声时间为0.5h～2h。其中，所述复合浆料的固含量为0.5％～10％。其中，所述石墨烯和氧化石墨烯在所述石墨烯类防腐涂料中的总含量为0.01wt％～5.0wt％。相对于现有技术，本专利技术先通过超声分散的手段将氧化石墨烯充分剥离并将其分散于水或油性溶剂中，得到均匀的预分散液，然后加入石墨烯，利用氧化石墨烯与石墨烯之间强烈的π-π相互作用，而实现氧化石墨烯对石墨烯的有效吸附，并依赖氧化石墨烯良好的溶剂分散性而促进石墨烯在溶剂中均匀分散。进一步，将氧化石墨烯和石墨烯混合的分散液添加到树脂中，可以有效防止石墨烯在树脂中的团聚。本申请将氧化石墨烯和石墨烯配合使用，利用二者的协同作用，不仅解决了单独使用石墨烯难分散的难题，而且也提高了单独使用氧化石墨烯时防腐涂料的耐水性能。该防腐涂料对腐蚀介质还可起到良好的屏蔽作用。另外，该制备方法简单易操作，也不会污染环境。附图说明图1为本专利技术氧化石墨烯吸附石墨烯的机理示意图。图2为本专利技术实施例1中氧化石墨烯促进石墨烯分散效果对比图。图3为本专利技术实施例1中复合分散液的透射电镜(TEM)照片。图4为本专利技术实施例1中石墨烯环氧防腐涂层横截面的扫描电镜(SEM)照片。图5为本专利技术实施例3中环氧涂层和石墨烯环氧涂层在3.5％NaCl溶液中浸泡8天后的开路电位(OCP)变化。图6为本专利技术实施例3中环氧涂层和石墨烯环氧涂层在3.5％NaCl溶液中浸泡8天后的极化曲线变化。如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术提供的石墨烯类防腐涂料的制备方法作进一步说明。本专利技术提供一种石墨烯类防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：S1，将氧化石墨烯和石墨烯放入水或者油性溶剂中分散，得到复合分散液；S2，对所述复合分散液进行抽滤，得到复合浆料；S3，将所述复合浆料加入至水性树脂或者油性树脂中，并加入助剂，搅拌，得到石墨烯类防腐涂料。步骤S1中，所述石墨烯为单层石墨烯、少层石墨烯、或者单层石墨烯和少层石墨烯的组合。所述石墨烯包括多个石墨烯片，该石墨烯片的平均直径大于等于15微米。所述氧化石墨烯与石墨烯的质量比为5∶1～1∶5，优选为，3∶1～1∶5。所述油性溶剂可为四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲亚砜(DMSO)等。所述超声分散中超声功率为50W～500W，超声时间为0.5h～2h。步骤S2中，所述超声分散中，超声功率为50W～500W，超声时间为0.5h～2h。所述复合分散液的浓度为0.3mg/mL～7mg/mL，优选为，2mg/mL～5mg/mL。步骤S3中，所述复合浆料的固含量为0.5％～10％。所述抽滤的时间决定于复合浆料的固含量。本专利技术中，所述抽滤的时间为0.5h～2h，优选为1h。步骤S4中，所述水性树脂包括水性环氧树脂、水性丙烯酸聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂中的至少一种。所述油性树脂包括油性环氧树脂、油性丙烯酸聚氨酯树脂、油性丙烯酸树脂、油性聚氨酯树脂中的至少一种。所述组剂包括流平剂、消泡剂、防沉剂和润湿剂。所述流平剂、消泡剂、防沉剂、润湿剂的具体种类及配比为常用的选择，在此不再赘述。所述石墨烯类防腐涂料包括石墨烯、氧化石墨烯、树脂和助剂，其中石墨烯和氧化石墨烯在所述石墨烯类防腐涂料中的总含量为0.01wt％～5.0wt％。进一步，当将所述石墨烯类防腐涂料固化，可得到石墨烯类防腐涂层。将石墨烯类防腐涂料固化的方法不限，比如在所述石墨烯类防腐涂料中加入固化剂从而使石墨烯类防腐涂料固化。请参见图1，GO代表氧化石墨烯，G代表石墨烯，GO-G代表氧化石墨烯和石墨烯的复合。利用氧化石墨烯和石墨烯之间强烈的π-π相互作用，实现对石墨烯的有效吸附，并依赖氧化石墨烯良好的溶剂分散性促进石墨烯在溶剂中均匀分散，如图1所示。进一步，将氧化石墨烯和石墨烯混合的分散液添加到树脂中，可以有效防止石墨烯在树脂中的团聚。并且，氧化石墨烯和石墨烯配合使用，两者的协同作用，不仅解决了单独使用石墨烯难分散的难题，而且也提高了单独使用氧化石墨烯时反腐涂料的耐水性能，促使防腐涂料对腐蚀介质起到良好的屏蔽作用。因此，所述石墨烯类防腐涂料具有优异的耐腐蚀性能，绿色环保，工艺简单，可延长金属的服役寿命。以下，将结合具体的实施例进一步说明。实施例1石墨烯环氧防腐涂料的制备过程及其表征将1g氧化石墨烯(购自山西煤化所)400W超声处理1小时，得到棕黄色氧化石墨烯分散液，再加入1g石墨烯(购自山西煤化所)400W超声分散1h小时，得到复合分散液，该复合分散液的浓度为2mg/mL。参见图2，左边有G-GO标记的是复合分散液，可以看到该复合分散液的上层液体为黑色；中间有GO标记的是氧化石墨烯分散液，可以看到该氧化石墨烯分散液的上层液体为棕黄色；右边有G标记的是石墨烯分散液，该石墨烯分散液呈黑色，但是分散性很差。由图2可见，复合石墨烯分散液的上层液体具有与石墨烯分散液相同的颜色，因此，氧化石墨烯对石墨烯具有吸附作用，促进了石墨烯的分散。复合分散液的TEM照片参见图3。由图3可见，复合分散液中的石墨烯呈片状结构，表明氧化石墨烯可以使石墨烯均匀分散。将所制复合分散液经过1小时的时间抽滤成复合浆料(含水量约为5％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯类防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)先将氧化石墨烯放入水或者油性溶剂中超声分散，得到预分散液；(2)向所述预分散液中加入石墨烯，再超声分散处理，使氧化石墨烯吸附石墨烯而将石墨烯均匀分散，得到复合分散液；(3)对所述复合分散液进行抽滤，得到复合浆料；(4)将所述复合浆料加入至水性树脂或者油性树脂中，并加入助剂，搅拌，得到石墨烯类防腐涂料。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯类防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)先将氧化石墨烯放入水或者油性溶剂中超声分散，得到预分散液；(2)向所述预分散液中加入石墨烯，再超声分散处理，使氧化石墨烯吸附石墨烯而将石墨烯均匀分散，得到复合分散液；(3)对所述复合分散液进行抽滤，得到复合浆料；(4)将所述复合浆料加入至水性树脂或者油性树脂中，并加入助剂，搅拌，得到石墨烯类防腐涂料。2.如权利要求1所述的石墨烯类防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)及步骤(2)中所述氧化石墨烯与石墨烯的质量比为5∶1～1∶5，所述复合分散液的浓度为0.3mg/mL～7mg/mL。3.如权利要求1所述的石墨烯类防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)及步骤(2)中所述超声分散的超声功率为50W～500W，超声时间为0.5h～2h。4.如权利要求1所述的石墨烯类防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海斌，周楠，丁纪恒，陈浩，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33