阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料、其制法与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料、其制法与应用。所述阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料包括：阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料及水性树脂乳液，所述阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料均匀分散于水性树脂乳液中。所述水性防腐涂料的制法包括：将阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料均匀分散于水性树脂乳液中。所述防腐涂料形成的涂层的制法包括：采用电泳沉积技术，在基体表面沉积形成防腐涂层。本发明专利技术经多巴胺改性的石墨烯极大地提高了其分散性和稳定性，且能够在涂层中能形成阻隔层，显著延长腐蚀介质扩散路径，且在基体表面形成致密钝化层；同时，本发明专利技术采用电泳沉积技术方法简便、成本低廉、污染性小，具有广泛应用前景。具有广泛应用前景。具有广泛应用前景。

【技术实现步骤摘要】
阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料、其制法与应用


[0001]本专利技术涉及一种防腐涂层，尤其涉及一种阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料及其制备方法，以及相应涂层的制备方法与应用，属于防腐涂料


技术介绍

[0002]随着海洋产业的快速发展及其对海洋资源的强烈需求，各种海洋设施、船舶和金属部件在海洋资源开发中必须面临严峻的腐蚀问题。研究表明，除合理选材外，有机防护涂层是应用最广泛、性价比最高的防腐措施之一。其中，水性阴极电泳乳液是以水为溶剂的涂料，不仅绿色环保(满足低挥发性有机化合物排放的要求)，而且具有理想的附着力，广泛用于主流汽车和船舶涂料中。然而，有机涂层对腐蚀性介质(H2O、O2和Cl-等)有一定的渗透性。因此，大量工作集中在改善有机涂层的不渗透性以增强其耐腐蚀性。
[0003]具有高纵横比和能抑制腐蚀性物质渗透和扩散的片状纳米填料，如石墨烯可以有效解决上述问题。石墨烯稳定的SP2杂化结构使其在金属与腐蚀介质间形成物理阻隔层，阻止介质扩散和渗透，被认为是已知最薄的防腐层(0.34nm)。此外，石墨烯能有效延长腐蚀介质的扩散路径，具有优异的阻隔性能和良好的化学稳定性和抗氧化性能。然而，由于片状纳米填料之间的范德华力，它很容易在聚合物基质中聚集，因此，制备分散良好的纳米填料是提高复合涂层防腐性能的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种防腐涂层及其制备方法。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供所述阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料或防腐涂层的应用。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]本专利技术实施例提供了一种阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料，其包括：阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料及水性树脂乳液，所述阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料均匀分散于所述水性树脂乳液中。
[0009]本专利技术实施例还提供了一种阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料的制备方法，其包括：
[0010]以多巴胺对石墨烯材料进行改性处理，获得多巴胺功能化的石墨烯材料；
[0011]以多巴胺对氧化石墨烯进行改性处理，获得多巴胺功能化的石墨烯材料；
[0012]对所述多巴胺功能化的石墨烯材料进行离子化处理，获得阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料；
[0013]将所述阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料均匀分散于水性树脂乳液中，获得阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料。
[0014]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料。
[0015]本专利技术实施例还提供了一种防腐涂层的制备方法，其包括：
[0016]至少使作为阴极的基体、阳极、电解液共同构建电化学反应体系，其中，所述电解液采用前述的阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料；
[0017]采用电泳沉积技术，向所述电化学反应体系通电，在所述基体表面沉积形成致密钝化层，之后固化，从而获得防腐涂层。
[0018]在一些实施例中，所述电泳沉积技术采用的工艺条件包括：沉积电压为10～220V，沉积时间为1～30min。
[0019]进一步地，所述固化的温度为60～200℃，时间为10～30min。
[0020]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的防腐涂层。
[0021]本专利技术实施例还提供了前述阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料或防腐涂层在腐蚀领域中的应用。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少在于：
[0023]1)本专利技术提供的多巴胺功能化的石墨烯材料极大地提高了石墨烯的分散性和稳定性，有效地抑制了石墨烯表面的电化学活性；
[0024]2)本专利技术提供的阳离子多巴胺功能化石墨烯材料由于铵根离子(-NH
3+-)的存在能稳定分散在水性树脂乳液中60天而不产生沉淀；
[0025]3)本专利技术提供的阳离子多巴胺功能化石墨烯材料的片层结构在防腐涂层中能形成阻隔层，有效阻碍腐蚀性介质如水、氧气、氯离子等渗透，充分发挥其物理隔绝作用；
[0026]4)本专利技术提供的阳离子多巴胺功能化石墨烯材料在防腐涂层中的均匀分散能显著延长腐蚀介质扩散路径；
[0027]5)本专利技术提供的阳离子多巴胺功能化石墨烯材料的-NH
3+-能吸附电子和腐蚀性阴离子，切断局部电偶腐蚀，在钢表面形成致密钝化层；
[0028]6)本专利技术提供的阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料不含有机溶剂，不会带来有机挥发物排放，绿色环保；
[0029]7)本专利技术提供的阳离子多巴胺功能化石墨烯材料的制备方法简单，在水性乳液中具有优异的分散性和化学稳定性；
[0030]8)本专利技术提供的防腐涂层的制备方法中电泳沉积技术方法简便、成本低廉、能耗低、污染性小，有广泛的应用前景。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术实施例1中所述不同含量阳离子多巴胺功能化石墨烯在水性环氧乳液中的分散照片。
[0033]图2a-图2c分别是本专利技术实施例1中所述阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂
料的扫面图、透射电镜照片以及原子力显微镜图。
[0034]图3a-图3d分别是本专利技术实施例1所制备的水性环氧防腐涂层表面扫面图、截面扫面图以及涂层内部透射电镜照片。
[0035]图4a和图4b分别是本专利技术实施例1和对比例1所制备的水性环氧防腐涂层经不同时间盐雾试验后的光学照片。
[0036]图5a和图5b分别是本专利技术实施例1和对比例1所制备的水性环氧防腐涂层在3.5wt％NaCl(pH值＝7)中浸泡不同时间的电化学交流阻抗图。
[0037]图6a和图6b分别是本专利技术实施例1和对比例1所制备的水性环氧防腐涂层在3.5wt％NaCl(pH值＝7)中浸泡90天后去除碳钢表面环氧涂层得到的碳钢表面腐蚀产物形貌图。
具体实施方式
[0038]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，旨在提供一种阳离子多巴胺功能化的石墨烯水性防腐涂料及其涂层的制备方法，主要包括石墨烯改性、石墨烯离子化、电解液配置、基体预处理、复合涂层制备等步骤。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0039]本专利技术实施例的一个方面提供的一种阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料，其包括：阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料及水性树脂乳液，所述阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料均匀分散于所述水性树脂乳液中。
[0040本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料，其特征在于包括：阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料及水性树脂乳液，所述阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料均匀分散于所述水性树脂乳液中。2.根据权利要求1所述的阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料，其特征在于：所述阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料是由多巴胺功能化的石墨烯材料经离子化处理制得的；优选的，所述多巴胺功能化的石墨烯材料是氧化石墨烯经多巴胺改性处理制得的；优选的，所述氧化石墨烯的直径为1～50μm，厚度为0.5～5nm；优选的，所述阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料能够稳定分散在水性树脂乳液中60天而不产生沉淀；和/或，所述水性树脂乳液包括水性阴极环氧树脂、水性阴极丙烯酸树脂、水性阴极聚氨酯树脂、水性氨基树脂中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述水性防腐涂料中阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料的含量为0.01～5wt％；和/或，所述水性树脂乳液的固含量为5～50wt％。3.一种阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料的制备方法，其特征在于包括：以多巴胺对氧化石墨烯进行改性处理，获得多巴胺功能化的石墨烯材料；对所述多巴胺功能化的石墨烯材料进行离子化处理，获得阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料；将所述阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料均匀分散于水性树脂乳液中，获得阳离子多巴胺功能化石墨烯水性防腐涂料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于包括：将多巴胺、氧化石墨烯加入pH值为8.5的缓冲溶液中室温搅拌12～24h，获得多巴胺功能化的石墨烯材料，之后于20～80℃真空干燥；优选的，所述多巴胺与氧化石墨烯的质量比为1：100～5：1；优选的，所述多巴胺功能化的石墨烯材料能够稳定分散在水性树脂乳液中60天而不产生沉淀；和/或，所述制备方法包括：将质量比为1：1～1：5的多巴胺功能化的石墨烯材料与乙酸混合分散于极性溶剂中，并于20～30℃搅拌1～5h，获得阳离子多巴胺功能化的石墨烯材料，之后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立平，朱小波，刘栓，卢光明，赵海超，薛群基，
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：