一种石墨烯基环氧树脂防腐涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯基环氧树脂防腐涂层的制备方法，具体包括如下步骤：(1)制备PTCA/石墨烯溶液：将0.1mmol/LPTCA分散液与100mg/L石墨烯溶液按照体积比混合，于室温下超声，超声完毕后转移至搅拌器中搅拌均匀，结束后静置得到PTCA/石墨烯溶液；(2)制备防腐涂层：按照体积mL/质量g比为1:2取PTCA/石墨烯溶液和聚酰胺树脂固化剂，搅拌混合均匀，再加入占聚酰胺树脂固化剂的质量百分比为50％的环氧树脂，继续搅拌十分钟，即得到PTCA/石墨烯防腐涂层。本发明专利技术石墨烯基环氧树脂涂层的耐蚀性高，制备方法简单易得，便于推广。与传统的环氧树脂涂层相比，所制备涂层的缓蚀效率达到99.098％。

Preparation method of graphene based epoxy resin anticorrosive coating

The invention discloses a preparation method of a graphene based epoxy resin anticorrosion coating, which includes the following steps: (1) preparation of PTCA/ graphene solution: mixing 0.1mmol/LPTCA dispersions with 100mg/L graphene solution at volume ratio, ultrasonic at room temperature, transferring to agitator and stirring evenly after ultrasonic completion, and placing static after the end. PTCA/ graphene solution was obtained; (2) preparation of anticorrosion coating: PTCA/ graphene solution and polyamide resin curing agent were obtained according to the volume mL/ mass G ratio of 1:2, and the mixing was uniform, and then the epoxy resin which accounted for 50% of the mass percentage of polyamide resin solidifying agent was added for ten minutes, that is, PTCA/ graphene anticorrosion coating was obtained. . The graphene based epoxy resin coating has high corrosion resistance, simple and easy preparation method, and is easy to popularize. Compared with the conventional epoxy coating, the corrosion inhibition efficiency of the coating is 99.098%.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯基环氧树脂防腐涂层的制备方法
本专利技术属于海洋防腐
，具体涉及一种具有高效耐蚀性的石墨烯基环氧树脂涂层的制备以及检测。
技术介绍
陆地面积只占地球总表面积的十分之三，但在世界贸易中，超过90％的货运却需要靠海洋运输，因此海洋资源与船舶业已经成为目前经济发展中必不可少的重要组成部分。然而，随着海洋资源的过度开发，海上船舶和海洋开采设施越来越多的被建造和使用，海水对这些金属构件反复冲击；再加上海洋环境的复杂性，海洋里的微生物和其代谢产物也是造成金属腐蚀的原因。根据美国腐蚀工程协会数据表明，每年因金属腐蚀而造成的经济损失高达上万亿美元。因此无论是在海面上的船只还是在海水里的潜水艇，都需要高强度、耐腐蚀材料制造，并刷有防腐涂层进行防腐保护。寻找最有效、最适合的海洋防腐手段已经受到人们的普遍关注。就目前的科学技术而言，常用的金属保护手段有：牺牲阳极的阴极保护法，金属镀层法，改变金属内结构，外加电流保护法和表面有机涂层法。相比之下，前面几种方法存在能耗高，浪费大，污染大，受环境因素限制等缺点，后者的表面有机涂层法受到广泛利用，它是将有机涂料通过一定的手段使之覆盖于金属表面所形成一定厚度的有机膜保护层。其性能的优劣取决于涂层和基底材料之间的粘结强度以及对溶剂或其他侵蚀粒子抗渗透能力。之所以用有机涂层，是因为有机涂层中的电解质比无机涂层的来说具有更高的阻拦效果，有效的妨碍了离子在阴阳两极间的移动，降低腐蚀能力。传统的有机涂层往往使用那些挥发性大，味道大而且重金属含量偏高的物质，在使用过程中，由于长时间使用和浸泡，会造成污染环境的可能。因此，开发有机无毒涂层或无机防腐涂层如石墨烯涂层是目前热门发展趋势。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯基环氧树脂防腐涂层的制备方法。本专利技术采取的技术方案为：一种石墨烯基环氧树脂防腐涂层的制备方法，具体包括如下步骤：(1)制备PTCA/石墨烯溶液：将0.1mmol/LPTCA分散液与100mg/L石墨烯溶液按照体积比5:1混合，于室温下超声2h-3h，超声完毕后转移至搅拌器中搅拌均匀，结束后静置24h得到PTCA/石墨烯溶液；(2)制备防腐涂层：按照体积mL/质量g比为1:2取PTCA/石墨烯溶液和聚酰胺树脂固化剂，搅拌混合均匀，再加入占聚酰胺树脂固化剂的质量百分比为50％的环氧树脂，继续搅拌十分钟，即得到PTCA/石墨烯防腐涂层。进一步的，所述步骤(1)中的PTCA溶液的制备方法为：a、制备PTCA粉末：取一定量的PTCDA粉末置于烧杯中，加入0.05M/mL的氢氧化钠溶液进行水解，搅拌10min-20min，直至溶液呈黄绿色，随后滴加浓盐酸，边滴边搅拌，直至溶液变为亮红色，此时pH小于7，将所得悬浊液离心，收集沉淀，即为PTCA粉末；b、制备PTCA分散液：取制备好的PTCA粉末于烧杯中用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)分散，超声2h直至PTCA在DMF中均匀分散，得到PTCA分散液。进一步的，所述步骤(1)中的石墨烯溶液的制备方法为：称取定量的石墨烯，用无水乙醇溶解并定容到容量瓶中，放入超声器中超声48h直至石墨烯分散均匀，备用。进一步的，所述步骤(2)中制备得到的PTCA/石墨烯防腐涂层通过匀胶机，涂覆到预处理的Q235钢电极材料上，室温下固化48h，得到复合物涂层。进一步的，所述Q235钢电极的预处理方法为：用砂纸对Q235钢电极进行打磨直至表面光滑明亮，打磨完毕后用超纯水清洗；然后把Q235钢电极放在抛光布上，用铝粉进行抛光处理；将抛光好的Q235钢用超纯水清洗、吹干后，放入含无水乙醇的烧杯中，进行超声处理15min-20min，备用。原理：对于本专利技术的石墨烯基环氧树脂涂层而言，在其制备过程中添加纳米级的复合物，增强环氧树脂涂层的屏障性能，使腐蚀介质和水分子的扩散路径更加曲折，从而显著增强环氧树脂复合涂层的防腐性能。石墨烯基复合材料加入环氧树脂涂层后，石墨烯复合材料在环氧树脂中分散，堵塞环氧树脂本身固有的微孔，并且增加了腐蚀介质的扩散路径，从而提高了环氧树脂涂层的耐蚀性。本专利技术的有益效果为：本专利技术石墨烯基环氧树脂涂层的耐蚀性高，制备方法简单易得，便于推广。与传统的环氧树脂涂层相比，所制备涂层的缓蚀效率达到99.098％。附图说明图1为石墨烯扫描电镜图(A)和石墨烯复合材料(PTCA-G)的扫描电镜图(B)以及石墨烯的透射电镜图(C)和石墨烯复合材料(PTCA-G)的透射电镜图(D)。图2为不同材料的环氧树脂涂层的交流阻抗谱图。图3为不同材料的环氧树脂涂层的Tafel极化曲线图。图4为含不同浓度的石墨烯基复合材料的环氧树脂涂层的电化学测试图a。图5为含不同浓度的石墨烯基复合材料的环氧树脂涂层的电化学测试图b。图6为空白电极(A、B)和PTCA-G(C、D)环氧树脂复合涂层在3.5％NaCl溶液中浸泡24h前后的对比图。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术。石墨烯目前被广泛应用于防腐领域新材料中，其根本原因在于石墨烯有以下优点：一方面，高稳定性、良好的耐热性、高透明度以及高导电性，这是传统涂层所无法同时具备的特性，而且是目前最轻薄的海洋防腐蚀涂层，是海洋防腐蚀领域新材料材料中的一颗新星。另一方面，其化学性质非常稳定，所以能起到隔断阻碍的作用，以起到保护基底物质的作用，防止基底物质与腐蚀介质的直接接触。最关键的一面是石墨烯所具备的独特的内部排序结构使得石墨烯能够自由的掺杂在镀层金属的晶粒之间，填补镀层空洞和裂纹，石墨烯是低密度无机物，而大多数无机惰性物质也没有像石墨烯那般同时具有高比表面积和难渗透的性质，这意味着通过添加了石墨烯的这种新型防腐材料，不仅仅增加了腐蚀介质渗透石墨烯层时路径的曲折程度，也很大程度上提高了腐蚀介质穿过石墨烯层时到达基底物质表面的难度。实施例1Q235钢电极的预处理对Q235钢电极材料进行预处理：用800、1200以及3000目的砂纸对Q235钢电极进行打磨直至表面光滑明亮，打磨完毕后用超纯水清洗；然后把Q235钢电极放在抛光布上，用铝粉进行抛光处理；将抛光好的Q235钢用超纯水清洗、吹干后，放入含无水乙醇的烧杯中，进行超声处理15min，备用。PTCA溶液的制备取一定量的PTCDA粉末置于200mL烧杯中，加入20mL1.0M的氢氧化钠溶液进行水解，搅拌10min，直至溶液呈黄绿色。随后滴加浓盐酸，边滴边搅拌，直至溶液变为亮红色，此时pH小于7。将所得悬浊液离心，收集沉淀，即为PTCA粉末。取制备好的PTCA粉末于10mL的容量瓶中用N,N-二甲基甲酰胺定容，超声2h，得到PTCA分散液。石墨烯溶液的制备称取定量的石墨烯，用无水乙醇溶解并定容到100mL容量瓶中，放入超声器中超声48h，备用。PTCA/石墨烯溶液的制备将10mLPTCA分散液与4mL石墨烯悬浊液混合，于室温下超声2h，超声完毕后转移至搅拌器中搅拌2h，结束后静置一天，得到PTCA/G溶液。从图1A和图1C中可以观察到石墨烯的褶皱结构,从图1B和图1D中,可以观察到PTCA-G复合物的片层结构以及分层纳米结构和微褶皱形貌。这些结果表明由于G的sp2和PTCA的四个苯环中心之间的π-π相互作用，PTCA以面对面的形式堆积在G上。环氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯基环氧树脂防腐涂层的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)制备PTCA/石墨烯溶液：将0.1mmol/LPTCA分散液与100mg/L石墨烯溶液按照一定的体积比混合，于室温下超声，超声完毕后转移至搅拌器中搅拌均匀，结束后静置得到PTCA/石墨烯溶液；(2)制备防腐涂层：按照体积mL/质量g比为1:2取PTCA/石墨烯溶液和聚酰胺树脂固化剂，搅拌混合均匀，再加入占聚酰胺树脂固化剂的质量百分比为50％的环氧树脂，继续搅拌十分钟，即得到PTCA/石墨烯防腐涂层。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基环氧树脂防腐涂层的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)制备PTCA/石墨烯溶液：将0.1mmol/LPTCA分散液与100mg/L石墨烯溶液按照一定的体积比混合，于室温下超声，超声完毕后转移至搅拌器中搅拌均匀，结束后静置得到PTCA/石墨烯溶液；(2)制备防腐涂层：按照体积mL/质量g比为1:2取PTCA/石墨烯溶液和聚酰胺树脂固化剂，搅拌混合均匀，再加入占聚酰胺树脂固化剂的质量百分比为50％的环氧树脂，继续搅拌十分钟，即得到PTCA/石墨烯防腐涂层。2.根据权利要求1所述一种石墨烯基环氧树脂防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的PTCA溶液的制备方法为：a、制备PTCA粉末：取一定量的PTCDA粉末置于烧杯中，加入0.05M/mL的氢氧化钠溶液进行水解，搅拌，直至溶液呈黄绿色，随后滴加浓盐酸，边滴边搅拌，直至溶液变为亮红色，此时pH小于7，将所得悬浊液离心，收集沉淀，即为PTCA粉末；b、制备PTC...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，崔亚男，李泽珊，李伟华，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37