复合防锈材料及其制备方法、涂料和金属制品技术

本发明专利技术提供一种复合防锈材料及其制备方法、涂料和金属制品。复合防锈材料，包括核层和包覆于核层表面的壳层；所述核层包括石墨炔和三聚磷酸铝，所述壳层包括石墨烯。复合防锈材料的制备方法，包括：将包括铝盐、氧化石墨炔和水在内的原料混合，进行第一反应得到络合体系；将包括含磷物质和所述络合体系在内的物料混合，进行第二反应得到胶液；将包括石墨烯量子点和所述胶液在内的物料混合，进行第三反应得到复合中间体；将所述复合中间体在非氧化性气氛下加热还原得到所述复合防锈材料。涂料，包括所述的复合防锈材料。金属制品，包括防锈涂层，所述防锈涂层包括所述的涂料。本申请提供的复合防锈材料，防锈效果好、使用寿命长。使用寿命长。使用寿命长。

Composite antirust material and its preparation method, coating and metal products

【技术实现步骤摘要】
复合防锈材料及其制备方法、涂料和金属制品


[0001]本专利技术涉及材料化学领域，尤其涉及一种复合防锈材料及其制备方法、涂料和金属制品。

技术介绍

[0002]在涂料工业中，传统的防锈颜料如铬酸盐、钼酸盐防腐蚀性能优异，在涂料中得到广泛的应用，但随着人们环保意识的提高，人们开始关注和改善环境。传统的防锈颜料中含有铬、铅等重金属，在涂料的生产和施工中容易造成环境污染。
[0003]现有技术中有使用三聚磷酸铝制备防锈剂的技术；例如采用锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种对三聚磷酸铝进行改性，将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合形成浆料，进行研磨得到改性三聚磷酸铝。然而这种物理复合方式作用力弱，所形成的复合材料包覆性差，无法显著提高其防锈性能。也有用碳酸锌为原料对三聚磷酸铝破碎和改性，但是所使用的碳酸锌很难均匀分散到其粘稠状的混合液中，且分解后的氧化锌与三聚磷酸铝之间为点状接触，无法实现三聚磷酸铝的表面改性。也有使用石墨烯进行改性的技术，但是所制备的复合材料中石墨烯的存在形式依然是片状孤立存在，表面负载了氧化锌和三聚磷酸铝，此种复合材料无法降低三聚磷酸铝表面的强酸性，对后续的涂料配方体系存在一定的影响。
[0004]因此寻找环保、高效的防锈材料成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种复合防锈材料及其制备方法、涂料和金属制品，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：
[0007]一种复合防锈材料，包括核层和包覆于核层表面的壳层；
[0008]所述核层包括石墨炔和三聚磷酸铝，所述壳层包括石墨烯。
[0009]在一种可行的实施方式中，所述核层中，所述三聚磷酸铝包覆于所述石墨炔表面。
[0010]一种所述的复合防锈材料的制备方法包括：
[0011]将包括铝盐、氧化石墨炔和水在内的原料混合，进行第一反应得到络合体系；
[0012]将包括含磷物质和所述络合体系在内的物料混合，进行第二反应得到胶液；
[0013]将包括石墨烯量子点和所述胶液在内的物料混合，进行第三反应得到复合中间体；
[0014]将所述复合中间体在非氧化性气氛下加热还原得到所述复合防锈材料。
[0015]在一种可行的实施方式中，所述铝盐包括氯化铝、硫酸铝、硝酸铝和氢氧化铝中的至少一种；
[0016]在一种可行的实施方式中，所述氧化石墨炔的尺寸为1nm
‑
100nm；
[0017]在一种可行的实施方式中，所述氧化石墨炔的含氧量为5wt％
‑
20wt％；
[0018]在一种可行的实施方式中，所述铝盐和所述氧化石墨炔的质量比为1：(1
‑
5)；
[0019]在一种可行的实施方式中，所述第一反应的时间为10min
‑
60min。
[0020]在一种可行的实施方式中，所述含磷物质包括磷酸和磷酸盐中的至少一种；
[0021]在一种可行的实施方式中，所述磷酸盐包括磷酸钠、磷酸铵和磷酸二氢钠中的至少一种；
[0022]在一种可行的实施方式中，所述第二反应的温度为60℃
‑
120℃；
[0023]在一种可行的实施方式中，所述铝盐与所述含磷物质的摩尔比为1：(2
‑
5)；
[0024]在一种可行的实施方式中，所述第二反应在搅拌状态下进行。
[0025]在一种可行的实施方式中，所述石墨烯量子点的尺寸为1nm
‑
20nm；
[0026]在一种可行的实施方式中，所述石墨烯量子点的含氧量为10wt％
‑
60wt％；
[0027]在一种可行的实施方式中，所述第三反应的温度为250℃
‑
500℃；
[0028]在一种可行的实施方式中，所述铝盐和所述石墨烯量子点的质量比为1：(1
‑
10)。
[0029]在一种可行的实施方式中，所述加热还原的温度为500℃
‑
1000℃；
[0030]在一种可行的实施方式中，所述非氧化性气氛包括氢气、氮气和稀有气体中的至少一种。
[0031]在一种可行的实施方式中，所述第三反应完成后还包括：
[0032]将反应物洗涤、干燥得到所述复合中间体；
[0033]在一种可行的实施方式中，所述洗涤使用的溶剂包括水；
[0034]在一种可行的实施方式中，所述干燥在真空条件下进行。
[0035]一种涂料，包括所述的复合防锈材料。
[0036]在一种可行的实施方式中，所述的涂料其原料以质量百分比计算，包括：
[0037]所述复合防锈材料0.2％
‑
5％、环氧树脂10％
‑
30％、锌粉35％
‑
60％、颜料15％
‑
30％、固化剂5％
‑
10％、助剂0.2％
‑
2％和溶剂2％
‑
8％。
[0038]一种金属制品，包括防锈涂层，所述防锈涂层包括所述的涂料。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0040]本申请提供的复合防锈材料，通过石墨烯包覆石墨炔和三聚磷酸铝，利用石墨炔的光电催化特性，有效提高三聚磷酸铝的长期利用效率，从而提高复合防锈材料的防锈效果和使用寿命；利用石墨烯对三聚磷酸铝进行表面改性修饰，利用石墨烯的结构缺陷控制三聚磷酸铝释放焦磷酸根的速度，并通过石墨烯包覆能够显著钝化三聚磷酸铝的表面酸性，使得复合防锈材料能够有效、均匀的分散到涂料体系中，避免闪锈现象的发生；
[0041]本申请提供的复合防锈材料的制备方法，采用原位合成方法，以氧化石墨炔作为反应模板，带正电的铝离子通过电荷作用均匀吸附在氧化石墨炔表面，化学反应从吸附位点处生长并形成纳米磷酸铝晶体，进而缩合得到纳米级的三聚磷酸铝，相较于微米尺寸的三聚磷酸铝而言，防锈能力大幅提升；以石墨烯量子点作为碳包覆剂，能够在三聚磷酸铝进行表面改性修饰，零维的石墨烯量子点能够在三聚磷酸铝表面自组装形成二维的石墨烯薄膜；氧化石墨炔经过加热还原后得到的纳米石墨炔具有良好的光电催化特性，能够有效提高三聚磷酸铝的长期利用效率，从而提高复合防锈颜料的防锈寿命；本申请提供的制备方法，合成工艺简单，原料来源广泛，绿色无污染，性价比高，具有广阔的市场应用前景；
[0042]本申请提供的涂料，通过加入本申请提供的复合防锈材料，可以获得优异的防锈
效果；
[0043]本申请提供的金属制品，通过设置含有上述涂料的防锈涂层，从而具有防锈功能，使用寿命得到延长。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合防锈材料，其特征在于，包括核层和包覆于核层表面的壳层；所述核层包括石墨炔和三聚磷酸铝，所述壳层包括石墨烯。2.根据权利要求1所述的复合防锈材料，其特征在于，所述核层中，所述三聚磷酸铝包覆于所述石墨炔表面。3.一种权利要求1或2所述的复合防锈材料的制备方法，其特征在于，包括：将包括铝盐、氧化石墨炔和水在内的原料混合，进行第一反应得到络合体系；将包括含磷物质和所述络合体系在内的物料混合，进行第二反应得到胶液；将包括石墨烯量子点和所述胶液在内的物料混合，进行第三反应得到复合中间体；将所述复合中间体在非氧化性气氛下加热还原得到所述复合防锈材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铝盐包括氯化铝、硫酸铝、硝酸铝和氢氧化铝中的至少一种；及/或，所述氧化石墨炔的尺寸为1nm
‑
100nm；及/或，所述氧化石墨炔的含氧量为5wt％
‑
20wt％；及/或，所述铝盐和所述氧化石墨炔的质量比为1：(1
‑
5)；及/或，所述第一反应的时间为10min
‑
60min。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含磷物质包括磷酸和磷酸盐中的至少一种；及/或，所述磷酸盐包括磷酸钠、磷酸铵和磷酸二氢钠中的至少一种；及/或，所述第二反应的温度为60℃
‑
120℃；及/或，所述铝盐与所述含磷物质的摩尔比为1：(2
‑
5)；及/或，所述第二反应在搅拌状...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泉竹，林敏静，王朋朋，唐婕，林锦盛，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市先进石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：