一种组成海洋工程设施的钢板的防腐处理方法技术

本发明专利技术公开了一种组成海洋工程设施的钢板的防腐处理方法，包括如下步骤：1)石墨的预处理：得到干燥的氧化石墨和干燥的石墨烯；2)电沉积：将干燥的氧化石墨放入磷酸盐缓冲溶液中，超声分散，放入电沉积池内，并将切割完成的钢板进行打磨抛光，用无水乙醇进行清洗，将清洗后的钢板浸入，电沉积，取出；3)涂覆薄膜：将干燥的石墨烯、促进剂、分子量10000‑100000的聚苯胺、固化剂和消泡剂在溶剂中超声，搅拌得混合液，将混合液涂覆在步骤2)获得的钢板上，热固化。本发明专利技术电化学保护能力大大提高，可以将石墨烯的回收率大大提高，涂层中石墨烯的含量也会大大提高。方法简便、低廉。

An anticorrosion treatment method for the steel plate which is composed of marine engineering facilities

【技术实现步骤摘要】
一种组成海洋工程设施的钢板的防腐处理方法
本专利技术属于防腐蚀涂料
，具体涉及一种含石墨烯涂料的制备方法。
技术介绍
海洋工程设施处在严酷的海洋环境中，面临盐雾侵蚀、海水浸泡、干湿交替、温度交替和压力交变等综合考验，金属基材发生腐蚀而导致功能下降、结构破坏。据权威推算，我国2010海洋腐蚀损失综合超过4千亿元，而且还在逐渐攀升中。根据美国学者提出的“五倍定律”，如果防腐蚀工作到位，大量的损失是可以避免或延缓的。但常规防腐涂料使用大量的锌粉等填料，存在填料使用率低、涂层厚度和密度大的问题，因此，开发新型高效船舶防腐技术势在必行。近年来，石墨烯以其独特的结构和性质，受到防腐领域研究人员的广泛关注，石墨烯防腐方法应运而生。石墨烯(Graphene)是人类发现的第一种由单层原子构成的材料，由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的，其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯环结构，其理论厚度仅为0.35nm，是目前所发现的最薄、最硬的二维材料。石墨烯独特的结构以及优异的物理化学特性，决定了其在功能复合材料、催化剂载体、集成电路、储能材料等领域有着广阔的应用前景。目前利用石墨烯的防腐蚀技术主要是以石墨烯涂料的方式将石墨烯应用于材料的防腐蚀中，其中，石墨烯在涂料中的应用主要集中在制备纯石墨烯涂料和石墨烯复合涂料。二者是利用纯石墨烯在金属表面发挥其优异的屏蔽性能，阻隔氧气、水分子等腐蚀介质渗透到金属基体表面。有研究表明，即使暴露在高达10-4mbar的氧分压环境中，石墨烯仍能够为金属基底提供良好的保护效果。同时，石墨烯还具备出色的耐磨性能。这些特性使得纯石墨烯可以用来制备优良的耐腐蚀涂层。后者主要是指石墨烯以及接近石墨烯的单层氧化石墨片作为功能性填料与聚合物树脂复合，再以复合材料制备功能性涂料。石墨烯作为纳米级功能性填料，对于提高聚合物树脂的防腐及耐磨性能，都有极为广阔的应用前景。但是仅仅以涂料的方式利用石墨烯会使石墨烯与所被保护的材料接触时紧密度和接触度不够，导致防腐蚀效果大大降低。与此同时，在上述石墨烯的利用方式中的制备石墨烯的方法都是只采用化学还原法制备并利用石墨烯。虽然氧化石墨烯还原法由于原料来源广泛、方法简单易操作和可大规模生产等优点而被广泛关注但是由于现在石墨烯的制备方法效率低成本高，现在工业中石墨烯制备及其利用的化学沉积得到石墨烯的回收率不高，其中还原剂还原法存在一些缺点，例如采用的还原剂污染产品及环境；由于表面张力及分子间的相互作用力，还原得到的石墨烯易于堆垛，比表面积大的优势难于体现。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种组成海洋工程设施的钢板的防腐处理方法。本专利技术的技术方案概述如下：一种组成海洋工程设施的钢板的防腐处理方法，其特征是包括如下步骤：1)石墨的预处理：将石墨采用hummer法制作得氧化石墨；将一部分氧化石墨冷冻干燥得到干燥的氧化石墨；将另一部分氧化石墨还原成石墨烯，冷冻干燥得到干燥的石墨烯；2)电沉积：按10～20mg:100mL的比例，将干燥的氧化石墨放入pH为7～9的磷酸盐缓冲溶液中，超声分散2～4小时，得到氧化石墨分散液，放入电沉积池内，并将切割完成的钢板进行打磨抛光，用无水乙醇进行清洗，将清洗后的钢板浸入氧化石墨分散液中，所述电沉积池设置有对电极和参比电极，在沉积电位为-0.6～-1.6V的条件下，电沉积10-30min，取出电沉积后的钢板，沥干；3)涂覆薄膜：按质量比为0.1～0.4％：80％～88％：5％～10％：5％～10％：0.1～0.5％的比例，将干燥的石墨烯、促进剂、分子量10000-100000的聚苯胺、固化剂和消泡剂在10倍所述聚苯胺质量的溶剂中超声，搅拌速度为80-120rpm的条件下，搅拌10～20min得混合液，将混合液涂覆在步骤(2)获得的钢板上，使用喷枪或烘箱热固化。步骤1)所述还原为电沉积还原或化学还原，所述化学还原的还原剂为葡萄糖、抗坏血酸、水合肼、硼氢化钠或乙二胺。优选地，干燥的石墨烯、促进剂、分子量10000-100000的聚苯胺、固化剂和消泡剂的质量比为0.1％：83.8％：8％：8％：0.1％。促进剂优选为咪唑啉、吡啶、2-甲基咪唑或硅烷偶联剂。固化剂优选为甲基四氢苯酐、异氰脲酸三缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、缩水甘油酯PT910/912或BH-620。消泡剂优选为二甲基硅油或八甲基环四硅氧烷。上述溶剂优选为环氧树脂E-44、环氧树脂E-51或醇酸树脂。本专利技术的优点：(1)石墨烯使用电沉积的方式直接镀层到钢板上，使石墨烯与钢板的接触面积大大增加，相对于直接涂覆在被保护的材料上来说，电化学保护能力大大提高。(2)本专利技术的方法可以将石墨烯的回收率大大提高，涂层中石墨烯的含量也会大大提高。(3)使用hummer法制作氧化石墨，简便、低廉，且制得的氧化石墨质量较高。(4)电沉积中的形貌更适用于防腐蚀材料中。(5)石墨烯与聚苯胺的结合可以使其电化学性能进一步提高，并且加强了其他方面例如耐磨、耐盐雾性等方面的性能。本专利技术的方法防腐蚀效果大大提高。附图说明图1为钢板(空白)的EIS曲线。图2为实施例2处理获得的钢板的EIS曲线。具体实施方式缩水甘油酯PT910/912购于上海正寰胶粘制品有限公司；BH-620购于东莞广通化工制品有限公司；环氧树脂E-44购于蓝星化工新材料股份有限公司；环氧树脂E-51购于蓝星新材料无锡树脂厂。上述物质的来源是为了使本领域的普通技术人员能够更好地理解本专利技术，但并不对本专利技术作任何限定。下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。对电极使用铂片，参比电极使用甘汞电极。实施例1一种组成海洋工程设施的钢板的防腐处理方法，包括如下步骤：1)石墨的预处理：将石墨采用hummer法制作得氧化石墨；将一部分氧化石墨冷冻干燥得到干燥的氧化石墨；将另一部分氧化石墨用葡萄糖为还原剂还原成石墨烯，冷冻干燥得到干燥的石墨烯；2)电沉积：按15mg:100mL的比例，将干燥的氧化石墨放入pH为9的磷酸盐缓冲溶液中，超声分散3小时，得到氧化石墨分散液，放入电沉积池内，并将切割完成的钢板进行打磨抛光，用无水乙醇进行清洗，将清洗后的钢板浸入氧化石墨分散液中，电沉积池设置有对电极(铂电极)和参比电极(甘汞电极)，在沉积电位为-1.2V的条件下，电沉积20min，取出电沉积后的钢板，沥干；所述氧化石墨分散液与清洗后的钢板的比例为30mL：25g；3)涂覆薄膜：按质量比为0.1％：83.8％：8％：8％：0.1％的比例，将干燥的石墨烯、咪唑啉、分子量10000-100000的聚苯胺、甲基四氢苯酐和二甲基硅油在10倍所述聚苯胺质量的环氧树脂E-44中超声，搅拌速度为100rpm的条件下，搅拌15min得混合液，将混合液涂覆在步骤2)获得的钢板上，使用喷枪热固化。实施例2一种组成海洋工程设施的钢板的防腐处理方法，包括如下步骤：1)石墨的预处理：将石墨采用hummer法制作得氧化石墨；将一部分氧化石墨冷冻干燥得到干燥的氧化石墨；将另一部分氧化石墨电沉积还原成石墨烯，冷冻干燥得到干燥的石墨烯；2)电沉积：按10mg:100mL的比例，将干燥的氧化石墨放入pH为7的磷酸盐缓冲溶液中，超声分散4小时，得到氧化石墨分散液，放入电沉积池内，并将切割完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组成海洋工程设施的钢板的防腐处理方法，其特征是包括如下步骤：1)石墨的预处理：将石墨采用hummer法制作得氧化石墨；将一部分氧化石墨冷冻干燥得到干燥的氧化石墨；将另一部分氧化石墨还原成石墨烯，冷冻干燥得到干燥的石墨烯；2)电沉积：按10～20mg:100mL的比例，将干燥的氧化石墨放入pH为7～9的磷酸盐缓冲溶液中，超声分散2～4小时，得到氧化石墨分散液，放入电沉积池内，并将切割完成的钢板进行打磨抛光，用无水乙醇进行清洗，将清洗后的钢板浸入氧化石墨分散液中，所述电沉积池设置有对电极和参比电极，在沉积电位为‑0.6～‑1.6V的条件下，电沉积10‑30min，取出电沉积后的钢板，沥干；3)涂覆薄膜：按质量比为0.1～0.4％：80％～88％：5％～10％：5％～10％：0.1～0.5％的比例，将干燥的石墨烯、促进剂、分子量10000‑100000的聚苯胺、固化剂和消泡剂在10倍所述聚苯胺质量的溶剂中超声，搅拌速度为80‑120rpm的条件下，搅拌10～20min得混合液，将混合液涂覆在步骤2)获得的钢板上，使用喷枪或烘箱热固化。

【技术特征摘要】
1.一种组成海洋工程设施的钢板的防腐处理方法，其特征是包括如下步骤：1)石墨的预处理：将石墨采用hummer法制作得氧化石墨；将一部分氧化石墨冷冻干燥得到干燥的氧化石墨；将另一部分氧化石墨还原成石墨烯，冷冻干燥得到干燥的石墨烯；2)电沉积：按10～20mg:100mL的比例，将干燥的氧化石墨放入pH为7～9的磷酸盐缓冲溶液中，超声分散2～4小时，得到氧化石墨分散液，放入电沉积池内，并将切割完成的钢板进行打磨抛光，用无水乙醇进行清洗，将清洗后的钢板浸入氧化石墨分散液中，所述电沉积池设置有对电极和参比电极，在沉积电位为-0.6～-1.6V的条件下，电沉积10-30min，取出电沉积后的钢板，沥干；3)涂覆薄膜：按质量比为0.1～0.4％：80％～88％：5％～10％：5％～10％：0.1～0.5％的比例，将干燥的石墨烯、促进剂、分子量10000-100000的聚苯胺、固化剂和消泡剂在10倍所述聚苯胺质量的溶剂中超声，搅拌速度为80-120...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宪华，丁洁，齐明明，李胜玲，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12