一种防腐蚀功能填料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种防腐蚀功能填料及其制备方法和应用，防腐蚀功能填料按重量比含有9％

【技术实现步骤摘要】
一种防腐蚀功能填料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金属防腐蚀材料
，具体涉及一种防腐蚀功能涂层填料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]金属的腐蚀现象非常普遍，如铁制品生锈(Fe2O3·
xH2O)，铝制品表面出现白斑(Al2O3)，铜制品表面产生铜绿[Cu2(OH)2CO3]，银器表面变黑(Ag2S,Ag2O)等都属于金属腐蚀，其中用量最大的金属——铁制品的腐蚀最为常见。金属腐蚀无处不在，随着我国经济迅速发展，近年来越发得到广泛的关注，金属腐蚀会带来巨额的设备维护成本，严重的腐蚀已造成重大的经济损失，所以防腐蚀迫在眉睫,而抗腐蚀腐蚀涂料的应用是减少金属材料表面腐蚀的重要举措。因此，通过研究抗腐蚀涂层来提高金属器件的使用寿命极为必要。
[0003]石墨烯及其复合材料能有效地保护金属基体、延缓腐蚀，其防护作用可作如下解释：对于石墨烯而言，金属表面涂覆涂层后，石墨烯的二维片层结构在涂料中层层叠加，形成了致密的物理隔绝层。小分子腐蚀介质很难通过致密的隔绝层，石墨烯作为良好的屏蔽剂将金属基体与周围环境相对进行隔绝。此外，石墨烯的表面效应使得石墨烯与水的接触角很大，水分子很难在石墨烯表面铺展，从而起到防水作用。三联吡啶作为一种常见的金属离子配体，能与金属离子发生螯合作用形成络合物。三联吡啶与金属离子这种强配位作用在防腐蚀领域也大有可为，现有技术通过三联吡啶衍生物与氧化石墨烯反应形成符合涂层填料，通过三联吡啶的强配位作用为驱动力改变腐蚀过程中氧化石墨烯的物理状态，实现长期防腐。不足之处在于氧化石墨烯表面的反应性基团有限，导致仅仅通过共价键将三联吡啶衍生物接枝在氧化石墨烯表面的分子数量有限，影响防腐性能。
[0004]本专利技术要解决的是现有技术中氧化石墨烯表面的反应性基团有限，导致仅仅通过共价键将三联吡啶衍生物接枝在氧化石墨烯表面的分子数量有限，从而影响防腐性能的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种防腐蚀填料及其制备方法和应用。本专利技术通过在三联吡啶分子中引入苯环与胺基，其中胺基可以提供高反应活性，苯环结构能够使得三联吡啶衍生物可以通过π
‑
π共轭作用增加其在氧化石墨烯的表面分布，从而解决现有技术中存在的氧化石墨烯表面反应性基团有限，导致仅仅通过共价键将三联吡啶衍生物接枝在氧化石墨烯表面的分子数量有限，从而影响防腐性能的问题。
[0006]本专利技术的技术方案之一在于提供了一种防腐蚀功能填料，按重量比含有9％
‑
99％氧化石墨烯和1％
‑
91％三联吡啶衍生物单体；所述三联吡啶衍生物单体含有苯环与胺基。
[0007]本专利技术的技术方案之一在于提供了一种防腐蚀功能填料在涂层中的应用。
[0008]本专利技术的技术方案之三在于提供了一种防腐蚀功能填料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0009](1)三联吡啶衍生物单体的制备：
[0010]将硝基化合物和2
‑
乙酰吡啶按1:1
‑
5的摩尔比溶于第一溶剂中，硝基化合物在第一溶剂中的浓度控制在0.5
‑
15mg/ml；加入浓氨水和氢氧化钾溶液，浓氨水与第一溶剂的体积比为0.5
‑
1.5:1，氢氧化钾溶液与第一溶剂的体积比为0.01
‑
0.2:1；在室温下搅拌2
‑
4天，经过滤干燥得到含三联吡啶的硝基化合物；将上述含三联吡啶的硝基化合物和氯化亚锡水合物按1:2
‑
7的摩尔比溶于第二溶剂中，在40
‑
100℃温度下反应6
‑
10h，得到三联吡啶衍生物单体；
[0011](2)三联吡啶衍生物功能化氧化石墨烯填料的制备：
[0012]将氧化石墨烯分散在第二溶剂中得到浓度为0.2
‑
15mg/ml的氧化石墨烯分散液，并超声剥离成片层；在上述得到的氧化石墨烯分散液中加入步骤(1)中得到的三联吡啶衍生物单体，三联吡啶衍生物单体的浓度为0.05
‑
10mg/ml；并且在60
‑
100℃条件加热搅拌20
‑
28h充分反应；待反应结束，经固液分离，将固体干燥处理，得到功能化氧化石墨烯填料。
[0013]在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(1)中硝基化合物为对硝基苯甲醛、4
‑
甲氧基
‑3‑
硝基苯甲醛、3
‑
氯甲基
‑5‑
硝基水杨醛、3
‑
溴
‑2‑
羟基
‑5‑
硝基苯甲醛、2
‑
羟基
‑3‑
硝基苯甲醛、2
‑
羟基
‑3‑
甲氧基
‑5‑
硝基苯甲醛、巴豆醛2,4
‑
二硝基苯腙、2,3
‑
二氢
‑
2,2,6
‑
三甲基苯甲醛和2,3
‑
二甲氧基苯甲醛中的至少一种。
[0014]在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(1)中硝基化合物与2
‑
乙酰吡啶的摩尔比为1:1
‑
3。
[0015]在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(1)中第一溶剂和第二溶剂和所述步骤(2)中第二溶剂为甲醇、乙醇、N,N
‑
二甲基甲酰胺、水、浓盐酸中的至少一种。
[0016]在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(1)中溶于第一溶剂的硝基化合物浓度控制在1
‑
10mg/ml。
[0017]在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(1)中浓氨水与第一溶剂的体积比为0.8
‑
1.2:1，氢氧化钾溶液与第一溶剂的体积比为0.05
‑
0.15:1；所述浓氨水的质量分数是25
‑
28％，氢氧化钾溶液的质量分数是12
‑
18％。
[0018]在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(1)中硝基化合物和氯化亚锡水合物的摩尔比是1:3
‑
5。
[0019]在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(2)中氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为0.5
‑
10mg/ml。
[0020]在本专利技术一较佳实施例中，所述步骤(2)中氧化石墨烯分散液中三联吡啶衍生物单体的浓度为0.1
‑
5mg/ml。
[0021]本专利技术技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：
[0022](1)本专利技术通过在三联吡啶分子中引入苯环与胺基，其中胺基可以提供高反应活性，苯环结构能够使得三联吡啶衍生物可以通过π
‑
π共轭作用增加其在氧化石墨烯的表面分布，提升了三联吡啶衍生物在氧化石墨烯表面的接枝效率，进而大大提高了防腐蚀性能。
[0023](2)本专利技术制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防腐蚀功能填料，其特征在于，按重量比含有9％
‑
99％氧化石墨烯和1％
‑
91％三联吡啶衍生物单体；所述三联吡啶衍生物单体含有苯环与胺基。2.根据权利要求1所述的一种防腐蚀功能填料在涂层中的应用。3.一种防腐蚀功能填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)三联吡啶衍生物单体的制备：将硝基化合物和2
‑
乙酰吡啶按1:1
‑
5的摩尔比溶于第一溶剂中，硝基化合物在第一溶剂中的浓度控制在0.5
‑
15mg/ml；加入浓氨水和氢氧化钾溶液，浓氨水与第一溶剂的体积比为0.5
‑
1.5:1，氢氧化钾溶液与第一溶剂的体积比为0.01
‑
0.2:1；在室温下搅拌2
‑
4天，经过滤干燥得到含三联吡啶的硝基化合物；将上述含三联吡啶的硝基化合物和氯化亚锡水合物按1:2
‑
7的摩尔比溶于第二溶剂中，在40
‑
100℃温度下反应6
‑
10h，得到三联吡啶衍生物单体；(2)三联吡啶衍生物功能化氧化石墨烯填料的制备：将氧化石墨烯分散在第二溶剂中得到浓度为0.2
‑
15mg/ml的氧化石墨烯分散液，并超声剥离成片层；在上述得到的氧化石墨烯分散液中加入步骤(1)中得到的三联吡啶衍生物单体，三联吡啶衍生物单体的浓度为0.05
‑
10mg/ml；并且在60
‑
100℃条件加热搅拌20
‑
28h充分反应；待反应结束，经固液分离，将固体干燥处理，得到功能化氧化石墨烯填料。4.根据权利要求3所述的一种防腐蚀功能填料制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中硝基化合物为对硝基苯甲醛、4
‑
甲氧基
‑3‑
硝基苯甲醛、3
‑
氯甲基
‑5‑
硝基水杨醛、3
‑
溴
‑2‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴李宗，伍建华，许一婷，林智勇，林黎洁，叶建宇，袁丛辉，曾碧榕，罗伟昂，陈国荣，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：