【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂料领域，具体涉及一种铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层及其制备与在金属防腐中的应用。
技术介绍
1、金属腐蚀作为一种自发的自然过程，每年给人类社会带来了巨大的损失，为此开发了各种各样的金属防腐策略，涂层保护就是一种直接有效的方法，其中有机涂层由于其较高的可塑性以及多样化的功能而得到了广泛的应用。近些年来，有机粉末涂层由于避免了大量溶剂的使用而有着环保和耐湿性高的优点，在涂层涂料市场中占据了越来越多的份额。
2、在诸多有机高分子中，热固性环氧树脂由于易加工性，优异的力学性能以及较强的粘附力而脱颖而出，常被用作有机涂层的基体。然而，由于在固化过程中环氧分子之间不充分的交联反应以及固化后涂层较大的脆性往往会导致环氧涂层中存在许多孔洞与裂纹等结构缺陷，成为腐蚀介质的扩散通道，不利于涂层对基底提供长效的腐蚀保护。
3、纳米填料已被证明能够有效提升涂层的耐腐蚀性能，其中碳纳米填料由于密度较轻，相对于其它纳米填料，只需要很低的含量(1wt％以下)就能够达到明显的增强效果，避免了较高添加量所带来的“质量损失”。
4、石墨烯作为一种二维碳纳米填料，有着极大的比表面积，在涂层中能够有效发挥阻挡腐蚀介质扩散的作用，此外，石墨烯还可以作为接枝或负载各种官能团、有机物分子或腐蚀抑制剂的载体，从而改善在涂层中的分散性以及与涂层基体之间的界面结合力，并且赋予涂层更多的功能。
5、石墨烯的制备方法多样，然而许多工艺制备得到的石墨烯往往带有表面缺陷，从而不利于在涂层中发挥阻挡作用，此外，由于层间π-π相互
技术实现思路
1、为了实现环氧粉末涂层更强更持久的防腐性能，本专利技术提出一种铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层及其制备方法。本专利技术通过在聚乙烯醇的水和乙醇混合溶液中对天然石墨进行液相剪切，在剥离得到石墨烯的同时实现聚乙烯醇对石墨烯的表面修饰，从而提高石墨烯片在基体环氧粉末中的分散性，同时聚乙烯醇分子链上的羟基提供了更多的活性位点，有利于铈离子通过氢键相互作用以及与石墨烯之间的阳离子-π相互作用负载到石墨烯片上，得到铈盐改性石墨烯，再按照一定配比加入到环氧粉末涂层中，从而赋予涂层屏障保护以及腐蚀抑制双重功能，实现涂层更强更持久的防腐性能。该方法简单环保且有效，有较广的应用前景。本专利技术的另一目的在于提供上述涂层的应用。所述涂层用于金属防腐。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，主要由以下按重量份数计的组分制备而成：
4、环氧树脂100份；
5、铈盐改性石墨烯0.025-0.2份，优选0.04～0.06份；
6、固化剂10-50份，优选为15-25份；
7、颜填料10-100份，优选为30-60份；
8、助剂2-20份，优选为2-10份。
9、所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的至少一种。
10、所述固化剂为双氰胺固化剂、酚类固化剂、酸酐类固化剂中的至少一种。
11、所述颜填料选自钛白粉、硫酸钡粉、硅灰石粉、云母粉中的至少一种。
12、所述助剂包括光亮剂、流平剂、脱气剂、抗氧剂、紫外光吸收剂、光稳定剂、附着力促进剂等放入一种以上，其中流平剂可选用丙烯酸、纳米白炭黑中的至少一种；脱气剂可选用聚硅氧烷、安息香中的至少一种；附着力促进剂选用氨基硅油。
13、所述铈盐改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
14、s1：将石墨粉分散在聚乙烯醇的水和乙醇混合溶液中，剪切剥离并离心，得到石墨烯上清液，随后进行超速离心，对沉淀出的石墨烯进行冷冻干燥并粉碎过筛得到石墨烯粉末；
15、s2：将石墨烯粉末超声分散于水和乙醇混合溶液中，得到石墨烯分散液；将铈盐溶于水中，得到铈盐溶液；将铈盐溶液和石墨烯分散液，搅拌处理，得到铈盐改性石墨烯溶液，超速离心后，冷冻干燥粉碎并过筛，得到铈盐改性石墨烯粉末。
16、步骤s1中所述石墨粉的目数为325目-3000目。
17、步骤s1中所述的混合溶液中水和乙醇的体积比为(5～7)：(5～3)，优选为6:4。
18、所述石墨与聚乙烯醇的质量比为10：(0.5～2)。所述聚乙烯醇在混合溶液中的浓度为0.5～1mg/ml。
19、所述聚乙烯醇的粘度为60-75mpa·s。
20、所述剪切的转速为10000～12000rpm，剪切的时间为30～70min，每剪切20～30min进行冷却，然后再继续剪切。所述剪切在冰水浴中进行。
21、所述离心的转速为400～600rpm，离心的时间为40～60min。
22、所述超速离心的条件为9500～10500rpm离心25～35min。
23、步骤s2中所述的混合溶液中水和乙醇的体积比为(5～7)：(5～3)，优选为6:4。
24、所述石墨烯分散液的浓度为0.5-1.5mg/ml。所述石墨烯与铈盐的质量比为1：(1～3)。
25、所述铈盐溶液的浓度为2～4mg/ml。
26、所述搅拌处理的时间为1.5～4h。
27、所述超速离心的条件为9500～10500rpm离心10～20min。
28、所述冷冻干燥的条件为-30～-40℃的温度下冷冻干燥20～36h。
29、所述铈盐为硝酸铈、氯化铈以及硫酸铈中的一种以上。
30、上述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层的制备方法，包括以下步骤：
31、(1)将环氧树脂、固化剂、颜填料和助剂混合均匀，再加入铈盐改性石墨烯粉末，混合均匀后进行挤出、压片、磨粉和筛分，即得铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂料；
32、(2)将步骤(1)得到的粉末涂料静电喷涂至金属基材表面，进行烘烤固化，冷却，即得铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层。
33、步骤(2)中，所述静电喷涂的工艺参数为：静电电压为60kv～70kv，喷枪口离金属基材的距离为10cm～20cm，喷粉角度为70°～90°，喷粉压力为0.4mpa～0.7mpa。
34、步骤(2)中，所述烘烤固化在180℃～220℃下进行，固化时间为5min～20min。
35、本专利技术的有益效果在于：
36、(1)本专利技术通过在清洁环保的聚乙烯醇的水和乙醇混合溶液体系中剪切剥离石墨制备得到石墨烯，其中聚乙烯醇通过ch-π相互作用吸附在石墨烯表面实现对石墨烯的表面修饰，并通过高分子链之间的位阻作用防止石墨烯片之间发生团聚，提高了石墨烯粉末的分散性；
37、(2)本专利技术以环境友好的腐蚀抑制剂铈盐进一步对剥离得到的石墨烯进行改性，其中铈离子通过与石墨烯上吸附的聚乙烯醇分子链上羟基之间的氢键相互作用以及石墨烯上π电子之间的阳离子-π相互作用吸附在石墨烯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：主要由以下按重量份数计的组分制备而成：
2.根据权利要求1所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：
3.根据权利要求1所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：
4.根据权利要求1所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：
5.根据权利要求1所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：步骤S2中所述的混合溶液中水和乙醇的体积比为(5～7)：(5～3)；
6.根据权利要求1所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：
7.根据权利要求1～6任一项所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述静电喷涂的工艺参数为：静电电压为60kV～70kV，喷枪口离金属基材的距离为10cm～20cm，喷粉角度为70°～90°，喷粉压力为0.4MPa～0.7MPa。
9.根据权利要求7所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层的制备
10.根据权利要求1～6任一项所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层的应用，其特征在于：所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层用于金属防腐。
...【技术特征摘要】
1.一种铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：主要由以下按重量份数计的组分制备而成：
2.根据权利要求1所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：
3.根据权利要求1所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：
4.根据权利要求1所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：
5.根据权利要求1所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：步骤s2中所述的混合溶液中水和乙醇的体积比为(5～7)：(5～3)；
6.根据权利要求1所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层，其特征在于：
7.根据权利要求1～6任一项所述铈盐改性石墨烯/环氧粉末涂层...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔纲，欧子敬，张景文，车淳山，赖德林，万先兰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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