一种氧化石墨烯二氧化钛复合材料的应用、防腐涂料制造技术

本发明专利技术涉及防腐技术领域，尤其涉及一种氧化石墨烯二氧化钛复合材料的应用、防腐涂料。本发明专利技术提供了一种氧化石墨烯二氧化钛复合材料在防腐涂料领域中的应用，所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料包括氧化石墨烯和分散在所述氧化石墨烯片层结构中的二氧化钛；所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的粒径为20～100nm。所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料具有良好的防腐性。腐性。腐性。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯二氧化钛复合材料的应用、防腐涂料


[0001]本专利技术涉及防腐
，尤其涉及一种氧化石墨烯二氧化钛复合材料的应用、防腐涂料。

技术介绍

[0002]金属腐蚀是金属材料受到周围水分、氧气和腐蚀性离子(Cl
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)等腐蚀性介质的作用而发生损坏的现象。近些年，金属腐蚀依然成为各国重视的经济问题，涉及到各国的经济发展领域的各个方面，其中主要包括能源、机械、交通和电子等领域。腐蚀处处可见且对工业生产及各国人民生活等各大领域造成了十分巨大的破坏。因此，如何对金属进行有效的保护，减少腐蚀现象的发生一直都是科研工作者追求的目标。在现阶段，对于金属防护的手段有很多，表面涂层保护便是其中常用的防护手段之一，主要是因为其适应性广、施工简单、成本低、维护方便等特点使其成为当前防腐最主要的选择。随着金属材料的应用领域越来越大，一些传统的防腐涂层已经不能够在满足当前对涂层防腐的需要。
[0003]近些年，材料领域的进展取得了重大的突破，许多性能优异的材料被发现，这就为涂层的进一步发展带来了新的活力。2004年Novoselov和Geim(Novoselov K S,Geim A K,Morozov S V,et al.Electric field effect in atomically thin carbon films[J].Science(New York,N.Y.),2004,306(5696):666
‑
669.)发现一种新型碳材料石墨烯，其内部原子之间的强共价键使得在光学、电学、力学以及结构等方面有着许多独特的性质，在防腐涂料、航空航天、燃料电池和复合材料领域引起了广泛关注。氧化石墨烯作为其衍生物，具有多样化的化学性质，与石墨烯相比，氧化石墨烯具有更加优异的性能，其比表面积大、电绝缘性好、机械强度高、韧性好、阻隔性能优越，在改善涂层的力学、热学和电学等综合性能方面都发挥这重要的作用。
[0004]二氧化钛是一种被广泛应用的无机纳米材料，常温下呈白色粉末状固体，具有无毒、价格低廉和良好的化学稳定性等优点。由于这些独特的物理和化学性能，二氧化钛在涂料、太阳能电池和光催化等领域有着广泛的应用。
[0005]由于氧化石墨烯片层表面存在缺陷，容易发生堆叠等缺点是应用开发的主要障碍。用无机纳米材料修饰氧化石墨烯薄片是一种简单、有效的方法。其原因是将纳米颗粒负载到氧化石墨烯表面，可使得其片层有效的分离，从而增大层间距。而目前氧化石墨烯二氧化钛复合材料的应用主要局限于光催化剂方面，应用领域急需拓展。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供了一种氧化石墨烯二氧化钛复合材料的应用、防腐涂料，所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料可应用于防腐涂料中，并具有很好的防腐性能。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种氧化石墨烯二氧化钛复合材料在防腐涂料中的应用，所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料包括氧化石墨烯和分散在所述氧化石墨烯片层结构中的二氧化
钛；
[0009]所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的粒径为20～100nm。
[0010]优选的，所述二氧化钛和氧化石墨烯的质量比为(20～80)：1。
[0011]优选的，所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0012]将溴化钾、氧化石墨烯、钛酸四丁酯和溶剂混合，进行溶剂热反应，得到所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料。
[0013]优选的，所述溶剂包括非质子型有机溶剂和质子型有机溶剂；
[0014]所述非质子型有机溶剂和质子型有机溶剂的体积比为(3～4)：(4～5)。
[0015]优选的，所述溴化钾的质量与所述非质子型有机溶剂的体积比为(6.2～6.5)g：(150～200)mL。
[0016]优选的，所述氧化石墨烯的质量与所述非质子型有机溶剂的体积比为(0.3～0.35)g：(150～200)mL。
[0017]优选的，所述钛酸四丁酯与所述非质子型有机溶剂的体积比为(6～10)：(15～20)。
[0018]优选的，所述溶剂热反应的温度为150～180℃，时间为10～16h。
[0019]优选的，所述混合包括以下步骤：
[0020]将溴化钾与溶剂混合，得到溴化钾溶液；
[0021]在所述溴化钾溶液中依次加入氧化石墨烯和钛酸四丁酯。
[0022]本专利技术还提供了一种防腐涂料，按质量份数计，包括以下组分：
[0023]氧化石墨烯二氧化钛复合材料 0.2～1份；
[0024]水性环氧树脂涂料
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100份；
[0025]所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料为上述技术方案所述应用中的氧化石墨烯二氧化钛复合材料。
[0026]本专利技术提供了一种氧化石墨烯二氧化钛复合材料在防腐涂料中的应用，所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料包括氧化石墨烯和分散在所述氧化石墨烯片层结构中的二氧化钛；所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的粒径为20～100nm。在本专利技术中，所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料具有二维片层结构，使其在防腐涂料中层层堆叠形成致密的物理隔绝层，小分子的腐蚀介质很难通过所述隔绝层，能够有效增强涂层对金属的隔绝作用；所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料具有小尺寸效应，其能够有效填充涂层中存在微孔和裂纹等缺陷，阻止小分子的腐蚀介质直接接触到金属基体，从而增强了涂层的防腐性能；同时，氧化石墨烯能够使光生电子从二氧化钛的导带通过所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料界面传递至氧化石墨烯，氧化石墨烯的π
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π共轭体系形成的二维平面以及极高的载流子迁移速率，使电子被极快转移至基体表面，使基体具有更负的开路电位，增强该涂层的阴极保护作用，进而起到较高的防腐作用(如图13所示)。
附图说明
[0027]图1为实施例1～3所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的SEM图；
[0028]图2为实施例1～3所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的TEM图；
[0029]图3为实施例1～3所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的红外光谱图；
[0030]图4为实施例1～3所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的拉曼光谱图；
[0031]图5为实施例1～3所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的热重曲线；
[0032]图6为实施例4～8和对比例1得到的涂层在35～800℃的条件下的热重曲线；
[0033]图7为实施例4～8和对比例1得到的涂层在去离子水中浸泡不同时间的吸水率；
[0034]图8为实施例4～8和对比例1得到的涂层经过1000h中性盐雾试验后的宏观图；
[0035]图9为实施例4～8和对比例1得到的涂层的Tafel曲线；
[0036]图10为实施例4～8和对比例1得到的涂层的Nyquist图；
[0037]图11为实施例4～8和对比例1得到的涂层的阻抗模值Bode图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯二氧化钛复合材料在防腐涂料中的应用，所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料包括氧化石墨烯和分散在所述氧化石墨烯片层结构中的二氧化钛；所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的粒径为20～100nm。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述二氧化钛和氧化石墨烯的质量比为(20～80)：1。3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料的制备方法包括以下步骤：将溴化钾、氧化石墨烯、钛酸四丁酯和溶剂混合，进行溶剂热反应，得到所述氧化石墨烯二氧化钛复合材料。4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，所述溶剂包括非质子型有机溶剂和质子型有机溶剂；所述非质子型有机溶剂和质子型有机溶剂的体积比为(3～4)：(4～5)。5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述溴化钾的质量与所述非质子型有机溶剂的体积比为(6.2～6.5)g：(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏世丞，王博，于凯伦，王玉江，梁义，郭蕾，陈茜，卢方杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：