本发明专利技术公开了一种改性氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料的制备工艺，技术方案依次包括如下步骤：(1)在反应器中依次加入100质量份N,N‑二甲基甲酰胺、20‑60质量份氧化石墨烯、1‑3质量份催化剂、2‑5质量份二缩水甘油醚、2‑5质量份新癸酸缩水甘油酯，120‑150℃反应3‑5小时，将反应物料冷却至30℃，离心分离，离心滤饼置于80℃真空干燥器中，控制绝对压力≤20Pa，干燥4小时得到改性氧化石墨烯；(2)将0.1‑0.5质量份步骤1得到的改性氧化石墨烯、20‑50质量份E‑44环氧树脂、100质量份乙二醇单丁醚、0.1‑0.3质量份消泡剂，共同置于三辊研磨机中研磨3‑8小时，加入5‑15质量份美国空气化工Sunmide 315聚酰胺固化剂，继续研磨10分钟得到改性氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料。
Preparation of a modified graphite oxide / epoxy composite anticorrosive coating
【技术实现步骤摘要】
一种改性氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料的制备工艺
本专利技术涉及防腐涂料制备领域，具体涉及一种改性氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料的制备工艺。
技术介绍
石墨烯是一种具有二维平面结构的碳纳米材料，它特殊的单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质。例如，石墨烯具有强度超高的硬度和强度，其稳定的晶格结构使其具有优异的导电性能，石墨烯还具有较大的比表面积及良好的韧性和屏蔽性。这些特点和优势都符合防腐涂料对于切断腐蚀通路的需求，使得石墨烯增强防腐涂料成为防腐领域的最新研究方向。石墨烯添加到涂料中的方法有两种：(1)直接将石墨烯添加到涂料中，利用其导电性和片层屏蔽性能起到防腐作用；(2)将石墨烯与其他聚合物树脂或者功能性纳米材料复合后，再添加到涂料中。中国专利申请号CN201310069114.8公开了一种以石墨烯改性环氧富锌防腐涂料的方法，其中石墨烯占固化成膜物的质量百分数为0.1-5％，通过引入石墨烯，大大降低了锌粉的用量，克服了富锌涂料以牺牲锌粉为代价的防腐方式。中国专利申请号CN201310539037.7公开了一种含石墨烯的海洋防腐防污涂料及制备方法，首先在浓硫酸和浓硝酸按照体积比为3:1配置的王水中，将石墨烯表面羟基化；再使用KH-602硅烷偶联剂对羟基化石墨烯表面进行改性；最后将改性石墨烯、E-44环氧树脂、651聚酰胺固化剂分散在二甲苯和丁醇的混合溶剂中制得含石墨烯的海洋防腐防污涂料。相比纯环氧涂料，其抗金黄色葡萄球菌性，可由29％上升至89％，耐腐蚀性亦大幅度提升。中国专利申请号CN201510941005.9公开了一种含有石墨烯/脱杂聚苯胺防腐涂料及制备方法，将化学氧化-还原法制备的石墨烯分散在含有苯胺的盐酸溶液中，0-8℃添加过硫酸铵，制得石墨烯/脱杂聚苯胺复合材料，并将其与锌粉、环氧树脂、填料、各类助剂混合制得复合防腐涂料，涂层厚度300微米，可耐盐雾720小时。然而，石墨烯片层之间存在较强的范德华力，难以在树脂体系中均匀分散，且已制备的复合涂料在放置过程中易产生石墨烯团聚体，导致石墨烯难以发挥其物理隔断效应，甚至形成涂层缺陷，给石墨烯的进一步推广应用造成了极大的困难。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服现有技术的不足，提供一种改性氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料的制备工艺，通过对氧化石墨烯表面进行修饰，减小氧化石墨烯片层之间的范德华力，并引入长烷基链和交联结构，从而提高氧化石墨烯在树脂体系中的分散稳定性和涂层对腐蚀元素的屏蔽能力。本专利技术采用的技术方案是依次包括如下步骤：(1)在反应器中依次加入100质量份N,N-二甲基甲酰胺、20-60质量份氧化石墨烯、1-3质量份催化剂、2-5质量份二缩水甘油醚、2-5质量份新癸酸缩水甘油酯，120-150℃反应3-5小时，将反应物料冷却至30℃，离心分离，离心滤饼置于80℃真空干燥器中，控制绝对压力≤20Pa，干燥4小时得到改性氧化石墨烯；(2)将0.1-0.5质量份步骤1得到的改性氧化石墨烯、20-50质量份E-44环氧树脂、100质量份乙二醇单丁醚、0.1-0.3质量份消泡剂，共同置于三辊研磨机中研磨3-8小时，加入5-15质量份美国空气化工Sunmide315聚酰胺固化剂，继续研磨10分钟得到改性氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料。所述的催化剂为三乙胺、N-甲基咪唑、三苯基膦中的一种。所述的消泡剂为BYKA530、TEGOAirex900、TEGOAirex940中的一种。专利技术的有益效果1、目前，石墨烯表面改性多以石墨烯本体为原料，而石墨烯的制备需要将鳞片石墨通过Hummers法氧化，水合肼还原两步得到，步骤较为繁琐。本专利技术利用氧化石墨烯在化学氧化过程中获得的大量羧基和羟基，直接进行接枝修饰，省去了还原步骤。2、使用新癸酸缩水甘油酯作为表面修饰剂，其结构中的活性环氧官能团在催化剂作用下与氧化石墨烯表面的羧基、羟基开环键合。在氧化石墨烯表面引入具有十个碳原子的烷基链，形成物理缓冲层，阻碍氧化石墨烯片层之间的团聚。3、氧化石墨烯表面接枝长烷基链形成的疏水效应，可进一步提高氧化石墨烯片层的屏蔽能力。4、引入二缩水甘油醚为交联剂，使其一端接枝于氧化石墨烯片层表面，另一端游离的环氧官能团可提高与E-44环氧树脂的相容性；在添加聚酰胺固化剂后，可快速与相邻的环氧树脂交联，使得氧化石墨烯在环氧树脂内部可以均匀排列，进一步增大腐蚀元素的渗透难度，提高涂层的耐腐蚀性能。附图说明附图1为实施例及对比例制备的防腐涂料涂覆于马口铁表面制备的工作电极，在三电极体系下得到的电化学极化曲线图；附图2为实施例及对比例制备的防腐涂料在马口铁试板上经720小时中性盐雾腐蚀情况图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述，实施例和对比例中使用的E-44环氧树脂采购自南通星辰合成材料有限公司，氧化石墨烯采购自苏州碳丰石墨烯科技有限公司，片层大小0.5-5微米，厚度0.6-1.0纳米。实施例1在反应器中依次加入100质量份N,N-二甲基甲酰胺、20质量份氧化石墨烯、1质量份三乙胺、2质量份二缩水甘油醚、2质量份新癸酸缩水甘油酯，130℃反应4小时，将反应物料冷却至30℃，离心分离，离心滤饼置于80℃真空干燥器中，控制绝对压力≤20Pa，干燥4小时得到改性氧化石墨烯；将0.3质量份步骤1得到的改性氧化石墨烯、35质量份E-44环氧树脂、100质量份乙二醇单丁醚、0.2质量份BYKA530，共同置于三辊研磨机中研磨5小时，加入10质量份美国空气化工Sunmide315聚酰胺固化剂，继续研磨10分钟得到改性氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料，标记为E-FGO-1。将上述制备的涂料均匀喷涂于按照GB/T9271-2008标准进行表面处理的马口铁试板，室温干燥24小时，干膜厚度控制30-50微米，封边后进行性能测试。对比例1将35质量份E-44环氧树脂、100质量份乙二醇单丁醚、0.2质量份BYKA530，共同置于三辊研磨机中研磨5小时，加入10质量份美国空气化工Sunmide315聚酰胺固化剂，继续研磨10分钟得到空白环氧防腐涂料，标记为E-0。将上述制备的涂料均匀喷涂于按照GB/T9271-2008标准进行表面处理的马口铁试板，室温干燥24小时，干膜厚度控制30-50微米，封边后进行性能测试。对比例2将0.3质量份未经改性的市售氧化石墨烯、35质量份E-44环氧树脂、100质量份乙二醇单丁醚、0.2质量份BYKA530，共同置于三辊研磨机中研磨5小时，加入10质量份美国空气化工Sunmide315聚酰胺固化剂，继续研磨10分钟得到氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料，标记为E-GO。将上述制备的涂料均匀喷涂于按照GB/T9271-2008标准进行表面处理的马口铁试板，室温干燥24小时，干膜厚度控制30-50微米，封边后进行性能测试。实施例2在反应器中依次加入100质量份N,N-二甲基甲酰胺、40质量份氧化石墨烯、2质量份N-甲基咪唑、3质量份二缩水甘油醚、4质量份新癸酸缩水甘油酯，120℃反应5小时，将反应物料冷却至30℃，离心分离，离心滤饼置于80℃真空干燥器中，控制绝对压力≤20Pa，干燥4小时得到改性氧化石墨烯；将0.1质量份步骤1得到的改性氧化石墨烯、20质量份E-44环氧树脂、100质本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改性氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料的制备工艺，其特征是依次包括如下步骤：(1)在反应器中依次加入100质量份N,N‑二甲基甲酰胺、20‑60质量份氧化石墨烯、1‑3质量份催化剂、2‑5质量份二缩水甘油醚、2‑5质量份新癸酸缩水甘油酯，120‑150℃反应3‑5小时，将反应物料冷却至30℃，离心分离，离心滤饼置于80℃真空干燥器中，控制绝对压力≤20Pa，干燥4小时得到改性氧化石墨烯；(2)将0.1‑0.5质量份步骤1得到的改性氧化石墨烯、20‑50质量份E‑44环氧树脂、100质量份乙二醇单丁醚、0.1‑0.3质量份消泡剂，共同置于三辊研磨机中研磨3‑8小时，加入5‑15质量份美国空气化工Sunmide 315聚酰胺固化剂，继续研磨10分钟得到改性氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料。
【技术特征摘要】
1.一种改性氧化石墨烯/环氧复合防腐涂料的制备工艺，其特征是依次包括如下步骤：(1)在反应器中依次加入100质量份N,N-二甲基甲酰胺、20-60质量份氧化石墨烯、1-3质量份催化剂、2-5质量份二缩水甘油醚、2-5质量份新癸酸缩水甘油酯，120-150℃反应3-5小时，将反应物料冷却至30℃，离心分离，离心滤饼置于80℃真空干燥器中，控制绝对压力≤20Pa，干燥4小时得到改性氧化石墨烯；(2)将0.1-0.5质量份步骤1得到的改性氧化石墨烯、20-5...
【专利技术属性】
技术研发人员：方永勤，卞政，梅俊龙，王瑾，许亮，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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