一种石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯‑聚苯胺复合重防腐涂层及其制备方法，该重防腐涂层包含：石墨烯‑聚苯胺复合材料、固化的环氧树脂和锌粉；其中，所述的石墨烯‑聚苯胺复合材料的质量分数为固化的环氧树脂的0.3%~0.8%。本发明专利技术的重防腐涂层的制备方法简单，易实现产业化生产，而且制备的石墨烯‑聚苯胺复合重防腐涂层电化学阻抗值达到105Ω，满足了海洋中严重腐蚀环境下所需的性能指标。

Graphene polyaniline composite heavy anti-corrosion coating and preparation method thereof

The present invention discloses a graphene polyaniline compound heavy anticorrosion coating and its preparation method. The heavy anticorrosion coating consists of graphene polyaniline composite material, cured epoxy resin and zinc powder, in which the mass fraction of the graphene polyaniline composite material is 0.3%~0.8% of the fixed epoxy resin. The preparation method of the heavy anticorrosion coating is simple, easy to realize industrial production, and the electrochemical impedance value of the prepared graphite polyaniline compound heavy anticorrosion coating reaches 105 Omega, and meets the required performance indexes in the serious corrosion environment in the ocean.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种重防腐涂层，具体涉及一种石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层及其制备方法。
技术介绍
海洋腐蚀是当今世界共同面对的课题，它正以惊人的速度侵吞着我国海上工程设施，无时无刻不在威胁着海上工程设施的安全，极大阻碍了我国海洋经济发展的步伐，在所有的防腐蚀措施中，采用有机涂层防护即防腐涂料是应用最广泛、最经济、最方便的方法。重防腐涂料，指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。环氧富锌底漆由于具有自然干燥快，附着力强，防腐蚀能力强，漆膜中锌粉含量高，具有阴极保护作用，耐水性能优异等优点，在海洋防腐中得到广泛应用，但由于其在使用中高含量锌粒子的利用率低，会导致资源大量浪费和环境污染。经对现有技术的文献检索发现，公开号为CN107141969A、CN103483983A、CN107345110A的中国专利均提供了富锌底漆的制备方法，该方法的不足为：锌的利用率低，造成污染和浪费。通过检索现有专利和文献，未发现使用石墨烯-聚苯胺制备环氧富锌底漆涂层的报导。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层及其制备方法，该重防腐涂层解决了现有的富锌底漆的锌的利用率低，以及造成污染和浪费等问题，其提高了环氧富锌底漆中锌利用率和使用寿命，电化学阻抗值达到105Ω，满足了海洋中严重腐蚀环境下所需的性能指标。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层，该重防腐涂层包含：石墨烯-聚苯胺复合材料、固化的环氧树脂和锌粉；其中，所述的石墨烯-聚苯胺复合材料的质量分数为固化的环氧树脂的0.3%~0.8%；所述的石墨烯-聚苯胺复合材料：锌粉的质量比为（0.0075~0.03）：4。所述的石墨烯-聚苯胺复合材料中石墨烯与聚苯胺的质量比为1:1。所述的石墨烯-聚苯胺复合材料为通过以下方法制备的：将石墨烯和十二烷基苯磺酸钠混合，得到固体，加入苯胺和盐酸在5℃下反应，加入过硫酸铵，在5℃下反应，得到石墨烯-聚苯胺。所述的石墨烯和十二烷基苯磺酸钠的质量比为1:1。所述的苯胺和盐酸的体积比为0.1:5，所述的石墨烯的质量与苯胺的体积之比为1g：5mL。所述的过硫酸铵的质量与苯胺的体积之比为1.2g：1mL。所述的石墨烯和十二烷基苯磺酸钠在纯水中超声混合。本专利技术还提供了一种根据所述的石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层的制备方法，该方法包含：制备石墨烯-聚苯胺：将石墨烯和十二烷基苯磺酸钠混合，得到固体，加入苯胺和盐酸在5℃下反应，加入过硫酸铵，在5℃下反应，得到石墨烯-聚苯胺；制备固化的环氧树脂：将环氧树脂和固化剂反应；制备重防腐涂层：将所述的石墨烯-聚苯胺与溶剂混合，加入所述的固化的环氧树脂，加入锌粉，混合均匀，涂覆在待涂覆的金属表面，干燥，得到重防腐涂层。所述的溶剂包括有机溶剂，该有机溶剂包含：乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种以上。所述的溶剂为二甲苯。本专利技术的石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层及其制备方法，解决了现有的富锌底漆的锌的利用率低，以及造成污染和浪费等问题，具有以下优点：本专利技术的石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层通过石墨烯-聚苯胺来提高锌的利用率和底漆的使用寿命；本专利技术的制备方法简单，易实现产业化生产，而且制备的石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层电化学阻抗值达到105Ω，满足了海洋中严重腐蚀环境下所需的性能指标。附图说明图1为石墨烯与本专利技术制备的和石墨烯-聚苯胺的傅里叶变换红外光谱图。图2为本专利技术制备的石墨烯-聚苯胺的透射电镜图。图3为聚苯胺、石墨烯和本专利技术制备的石墨烯-聚苯胺的拉曼光谱图。图4为本专利技术实施例1-3的重防腐涂层的电化学阻抗谱。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。一种石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层，该重防腐涂层包含：石墨烯-聚苯胺复合材料、固化的环氧树脂和锌粉；其中，所述的石墨烯-聚苯胺复合材料的质量分数为固化的环氧树脂的0.3%~0.8%。环氧树脂作为基体，与锌粉组成环氧富锌漆，锌粉主要起到牺牲阳极的阴极保护效果。石墨烯-聚苯胺作为一种导电添加剂，一方面以其层片状的结构形成迷宫效应，延长腐蚀介质的扩散路径；另一方面将锌粉串联起来，使得锌颗粒与锌颗粒之间相互连通。石墨烯-聚苯胺复合材料中石墨烯与聚苯胺的质量比为1:1。石墨烯-聚苯胺复合材料：锌粉的质量比为（0.0075~0.03）：4。石墨烯-聚苯胺复合材料为通过以下方法制备的：石墨烯和十二烷基苯磺酸钠混合，得到固体，加入苯胺和盐酸在5℃下反应，加入过硫酸铵，在5℃下反应，得到石墨烯-聚苯胺。上述石墨烯和十二烷基苯磺酸钠的质量比为1:1。上述苯胺和盐酸的体积比为0.1:5，上述石墨烯的质量与苯胺的体积之比为1g：5mL。上述过硫酸铵的质量与苯胺的体积之比为1.2g：1mL。上述石墨烯和十二烷基苯磺酸钠在纯水中超声混合。一种上述石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层的制备方法，该方法包含：制备石墨烯-聚苯胺：石墨烯和十二烷基苯磺酸钠混合，得到固体，加入苯胺和盐酸在5℃下反应，加入过硫酸铵，在5℃下反应，得到石墨烯-聚苯胺；制备固化的环氧树脂：将环氧树脂和固化剂反应；制备重防腐涂层：将石墨烯-聚苯胺与溶剂混合，加入固化的环氧树脂，加入锌粉，混合均匀，涂覆在待涂覆的金属表面，干燥，得到重防腐涂层。其中，在制备石墨烯-聚苯胺时，石墨烯和十二烷基苯磺酸钠在纯水中超声混合，石墨烯和十二烷基苯磺酸钠的质量比为1:1，苯胺和盐酸的体积比为0.1:5，石墨烯的质量与苯胺的体积之比为1g：5mL，过硫酸铵的质量与苯胺的体积之比为1.2g：1mL。反应完成后，通过抽滤、洗涤、干燥的后处理，得到石墨烯-聚苯胺。其中，在制备重防腐涂层时，加入固化的环氧树脂搅拌均匀后，加入锌粉，再充分搅拌，静置，涂覆，干燥，得到重防腐涂层。其中，溶剂选用有机溶剂，该有机溶剂包含：乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种以上。优选地，溶剂为二甲苯。实施例1一种石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层的制备方法：取0.1g石墨烯和0.1g十二烷基苯磺酸钠放在200mL纯水中超声2h，过滤，70℃干燥；干燥后加入0.5mL苯胺和25mL盐酸在5℃下搅拌1h，加入0.6g过硫酸铵，在5℃下搅拌24h，将溶液抽滤、洗涤、干燥，得到石墨烯-聚苯胺；取0.0075g上述制备的石墨烯-聚苯胺，加入1.5mL二甲苯进行超声30min，取出备用；取4g环氧树脂和1g固化剂，充分搅拌均匀，倒入超声好的石墨烯-聚苯胺-二甲苯溶液，继续搅拌均匀；加入4g锌粉，再充分搅拌，静置2min，将浆料涂在10×10×1mm的铁块上（铁块表面用800#砂纸打磨光滑），自然干燥48h，完成制备。如图1所示，为石墨烯与本专利技术制备的和石墨烯-聚苯胺的傅里叶变换红外光谱图，比较石墨烯和石墨烯-聚苯胺的红外光谱。在1402cm-1和1580cm-1处的吸收分别与C-C和C=C相关联。从图2的傅里叶红外光谱证实了聚苯胺接枝后石墨烯表面官能团的存在。3429cm-1处的强宽带是O-H伸缩模式，3227cm-1处的弱峰属于N-H伸缩。位于2922cm-1处的弱峰为C-C=C共轭骨架伸展模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯‑聚苯胺复合重防腐涂层，其特征在于，该重防腐涂层包含：石墨烯‑聚苯胺复合材料、固化的环氧树脂和锌粉；其中，所述的石墨烯‑聚苯胺复合材料的质量分数为固化的环氧树脂的0.3%~0.8%；所述的石墨烯‑聚苯胺复合材料：锌粉的质量比为（0.0075~0.03）：4。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层，其特征在于，该重防腐涂层包含：石墨烯-聚苯胺复合材料、固化的环氧树脂和锌粉；其中，所述的石墨烯-聚苯胺复合材料的质量分数为固化的环氧树脂的0.3%~0.8%；所述的石墨烯-聚苯胺复合材料：锌粉的质量比为（0.0075~0.03）：4。2.根据权利要求1所述的石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层，其特征在于，所述的石墨烯-聚苯胺复合材料中石墨烯与聚苯胺的质量比为1:1。3.根据权利要求2所述的石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层，其特征在于，所述的石墨烯-聚苯胺复合材料为通过以下方法制备的：将石墨烯和十二烷基苯磺酸钠混合，得到固体，加入苯胺和盐酸在5℃下反应，加入过硫酸铵，在5℃下反应，得到石墨烯-聚苯胺。4.根据权利要求3所述的石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层，其特征在于，所述的石墨烯和十二烷基苯磺酸钠的质量比为1:1。5.根据权利要求4所述的石墨烯-聚苯胺复合重防腐涂层，其特征在于，所述的苯胺和盐酸的体积比为0.1:5，所述的石墨烯的质量与苯胺的体积之比为1g：5mL。6.根据权利要求5所述的石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱智超，类延华，刘景榕，刘涛，孙硕添，李冬冬，尹衍升，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海,31