一种磺化石墨烯-钡盐粉体材料、抗静电防腐涂料及它们的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种磺化石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种磺化石墨烯
‑
钡盐粉体材料、抗静电防腐涂料及它们的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及抗静电防腐涂料
，涉及一种磺化石墨烯
‑
钡盐粉体材料、抗静电防腐涂料及它们的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]金属及其合金由于其优越的机械性能，稳定性和导热性而广泛用于日常生活。但是，潮湿的环境容易造成金属表面的腐蚀，进而导致严重的经济损失。在某些特殊领域，例如储油气罐和油气管道行业，金属表面的涂层应同时具有防腐和抗静电性能，以抑制金属的腐蚀过程，并加速管壁中静电荷的释放。迄今为止，环氧树脂涂层是应用最广泛的方法之一，作为保护屏障以阻止金属基体与表面腐蚀性介质之间的接触。然而，环氧涂层在固化过程中易产生微孔和裂纹，这使得外部侵蚀性介质(例如水，氧和其他离子)很容易侵入环氧
‑
金属界面，从而导致局部腐蚀。此外，环氧涂层具有较高的表面和体积电阻率，易引发严重的静电积聚问题。为了解决这些问题，研究者一直致力于设计高耐蚀性和抗静电性能的环氧涂层。
[0003]一种有效的方法是将导电纳米填料掺入环氧树脂基体中，不仅可以显著减少涂层缺陷量以增强防腐稳定性，还可以提高涂层的抗静电性能。对于这些传统填料，如金属氧化物和炭黑填料，需要高添加量来满足涂层性能，这将导致巨大的生产成本以及难以达到轻质要求。因此，实现填料装载量的最小化是关键。
[0004]近年来，石墨烯由于极佳的化学稳定性，大的比表面积，优异的导电性，机械性能等在金属防腐涂层上引起了相当大的关注。许多研究表明，层状结构的石墨烯可用作保护层及扩散抑制层，以防止外部腐蚀性介质扩散到金属表面。因此，石墨烯填料可提高环氧涂层的耐腐蚀性。然而，由于片层之间的范德华力和石墨烯的高比表面积，石墨烯纳米片在环氧基体中易团聚。此外，研究人员还发现，由于石墨烯与金属界面的直接接触，使得石墨烯材料可促进涂层缺陷处的腐蚀速率。不可否认，为了实现石墨烯填料在环氧树脂中的成功应用，改善石墨烯片层的分散及剥离程度并抑制其腐蚀促进问题至关重要。
[0005]当前，我国石油化工领域发展迅速，所使用的油气储罐、油气管道日渐增多，现有的防腐材料还不能经济高效的抗静电、防自燃，尤其是金属油罐内壁的抗静电防腐问题。因此给人们的日常生活和国民经济带来了很大影响，故急需一种具有优异的抗静电性、耐腐蚀性、附着力好、耐冲击性强的新型涂料填补市场空白，满足生产需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有石墨烯填料在涂料中分散的缺陷及促进石墨烯
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金属界面处腐蚀的问题，提供一种磺化石墨烯
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钡盐粉体材料、抗静电防腐涂料及它们的制备方法和应用。以磺化石墨烯及氯化钡为原料，采用溶剂热法在石墨烯纳米片表面均匀生成磺酸钡纳米颗粒。该方法简单高效，所制备的粉体材料以低填充量填充于环氧树脂中便可形成
导电网络，达到抗静电涂料标准；同时高度分散的磺酸钡/磺化石墨烯复合填料具有大的片状结构形貌，在保持良好的抗静电性能基础上，还赋予复合涂料优异的长期防腐性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种磺化石墨烯
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钡盐粉体材料的制备方法，其特征在于，将可溶性钡盐溶液缓慢加入磺化石墨烯分散液中反应，陈化、洗涤、离心分离、干燥得到粉体材料。
[0009]所述的磺化石墨烯
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钡盐粉体材料的制备方法，可溶性钡盐包括氯化钡、硝酸钡、醋酸钡中的至少一种，可溶性钡盐溶液中钡离子浓度0.005
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0.05mol/L，优选0.005
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0.01mol/L，磺化石墨烯分散液固含量0.05％
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0.5％，优选0.1％；钡与磺化石墨烯粉体的质量比为1:5
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1:10，优选1:5
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1:7。
[0010]本专利技术磺化石墨烯分散液浓度过浓不利于反应的均匀进行。
[0011]所述的磺化石墨烯
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钡盐粉体材料的制备方法，反应时间0.5
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3h，优选1
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2h；反应温度范围25
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50℃，优选30
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40℃，优选陈化时间为1
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4h，进一步优化2
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3h。
[0012]上述方法中所述的陈化时间为2
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3h为宜，使内部组分进一步充分反应。
[0013]上述方法中所述的洗涤通常是经无水乙醇和去离子水反复离心洗涤，优选六次左右。
[0014]上述方法所述的离心分离是指在1000
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10000rpm转速下离心，离心时间5
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10分钟。
[0015]上述方法所述的干燥可在真空下进行。优选在常压或真空下，30
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100℃加热干燥1
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24h。
[0016]本专利技术粉体材料反应时间过短不利于磺酸钡纳米颗粒在石墨烯表面的均匀沉积。
[0017]本专利技术还提供了上述的制备方法制备得到的磺化石墨烯
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钡盐粉体材料。
[0018]本专利技术还提供了上述的磺化石墨烯
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钡盐粉体材料的应用，用于制备抗静电防腐涂料。
[0019]进一步地，将磺化石墨烯
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钡盐粉体材料分散于丙酮之中形成分散液，加入成膜物质，优选环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂中的至少一种，搅拌后，加入固化剂继续搅拌均匀，得抗静电防腐涂料。
[0020]本专利技术还提供了一种抗静电防腐涂料的制备方法，采用上述的磺化石墨烯
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钡盐粉体材料分散于丙酮之中形成分散液，分散液固含量0.05％
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0.5％，优选0.1％；加入成膜物质搅拌，环氧树脂与磺化石墨烯
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钡盐粉体质量比为1：0.01
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1：0.1，优选1：0.01
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1：0.05；然后加入固化剂搅拌均匀，固化剂包括：聚酰胺650固化剂或有机胺类固化剂，环氧树脂与固化剂的质量比为1：0.3
‑
1：1.2，优选1：0.5
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1：0.8；涂料成膜后室温下固化至少24h，得抗静电防腐涂层。
[0021]进一步地，加入成膜物质搅拌速度300
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1000r/min，优选500
‑
800r/min，搅拌0.3
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1.5h，优选0.5～1.0h；加入固化剂后搅拌速度500
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1000r/min，优选800
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1000r/min，搅拌3
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10min，优选5～8min。
[0022]本专利技术还提供了上述的方法制备的抗静电防腐涂料。
[0023]本专利技术还提供了上述的抗静电防腐涂料的应用，用于需要防腐保护以及抗静电防腐的设施。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磺化石墨烯
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钡盐粉体材料的制备方法，其特征在于，将可溶性钡盐溶液缓慢加入磺化石墨烯分散液中反应，陈化、洗涤、离心分离、干燥得到粉体材料。2.根据权利要求1所述的磺化石墨烯
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钡盐粉体材料的制备方法，其特征在于，可溶性钡盐包括氯化钡、硝酸钡、醋酸钡中的至少一种，可溶性钡盐溶液中钡离子浓度0.005
‑
0.05mol/L，优选0.005
‑
0.01mol/L，磺化石墨烯分散液固含量0.05％
‑
0.5％，优选0.1％；钡与磺化石墨烯粉体的质量比为1:5
‑
1:10，优选1:5
‑
1:7。3.根据权利要求1所述的磺化石墨烯
‑
钡盐粉体材料的制备方法，其特征在于，反应时间0.5
‑
3h，优选1
‑
2h；反应温度范围25
‑
50℃，优选30
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40℃，优选陈化时间为1
‑
4h，进一步优化2
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3h。4.权利要求1
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3任一项所述的制备方法制备得到的磺化石墨烯
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钡盐粉体材料。5.权利要求4所述的磺化石墨烯
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钡盐粉体材料的应用，其特征功能在于，用于制备抗静电防腐涂料。6.权利要求5所述的应用，其特征在于，将磺化石墨烯
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钡盐粉体材料分散于丙酮之中形成分散液，加入成膜物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎振宗，金胜明，冯超，刘战，崔葵馨，常兴华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：