[发明专利]一种碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合耐磨防腐涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防腐涂料，具体涉及一种碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合耐磨防腐涂料及其制备方法，属于新型复合材料与功能涂料领域。

背景技术

金属材料受周围环境的作用而发生化学或电化学多相反应，使金属单质转变成为离子状态，从而显著降低金属材料的强度、塑性与韧性等性能，这就是金属腐蚀。金属腐蚀的发生破坏了设备上的金属部件，造成设备无法工作，给人们带来经济损失乃至安全隐患。因此为了防止金属腐蚀，人们采用电化学保护法、涂层法、处理腐蚀介质、在金属部件加工过程中加入耐腐蚀材料等方法来保护金属。其中在金属表面涂覆一层防腐蚀涂料，隔绝外界环境与金属表面接触，是目前最便捷、最有效的金属防腐方法之一。

聚苯胺是最早应用于金属防腐领域的导电聚合物之一，它能传导腐蚀过程中形成的电子，阻碍电子向氧化物质传递，在金属表面形成钝化层，减缓金属的腐蚀。但纯聚苯胺涂层的多孔性对于外界介质的阻隔性能较差，涂层对于基底的附着力较小。碳化硅由于密度低，热稳定性高，抗氧化性强，抗腐蚀，高强度高硬度，耐磨性好等特点，常用作复合材料的增强组分。近年来，热稳定性好、导电性优异、硬度高的石墨烯引起了人们的广泛关注，已有报道将其用于防腐涂料中。但是由于石墨烯的高表面能，它非常容易发生团聚。为了降低或者阻止聚集，石墨烯与其他材料复合时，必须在合适的条件下稳定地分散在溶液、基体、宏观表面或界面。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术现状，提供一种组分分散均匀，防腐性能好，综合性能优良的碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合防腐涂料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合耐磨防腐涂料，由以下组分组成，

环氧树脂40-60％，碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合材料5-10％，固化剂10-25％，增塑剂1-5％，消泡剂1-4％，溶剂20-40％，质量百分比计。

按上述方案，所述的碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法是：

1)将5-10g碳化硅与100mL体积比为98：2的乙醇/水搅拌混合30分钟后，加入0.1-0.2g氨基硅烷偶联剂，在60℃下搅拌反应12小时，离心、洗涤，得到氨基硅烷偶联剂改性的碳化硅，将其搅拌分散在水中，配制重量含量为0.5-20％的悬浮液；

2)配制浓度为0.1-4mg/mL的磺化石墨烯水溶液；

3)将步骤1)配制的悬浮液，搅拌滴加到步骤2)配制的磺化石墨烯水溶液中，滴加完后离心、洗涤，得到磺化石墨烯包覆碳化硅材料；

4)配制pH＝1-4的苯胺溶液，苯胺浓度为0.05-0.4mol/L，向其中加入0.1-0.3g步骤3)得到的磺化石墨烯包覆碳化硅材料，搅拌1-3小时后，再缓慢加入氧化剂，在0-4℃下搅拌反应4-24小时，离心、洗涤，得到碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合材料，所述氧化剂为氯化铁、硝酸铁或过硫酸铵，氧化剂与苯胺的摩尔比为2:1-1:2。

所述的碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：

1)将5-10g碳化硅与100mL体积比为98：2的乙醇/水搅拌混合30分钟后，加入0.1-0.2g氨基硅烷偶联剂，在60℃下搅拌反应12小时，离心、洗涤，得到氨基硅烷偶联剂改性的碳化硅，将其搅拌分散在水中，配制重量含量为0.5-20％的悬浮液；

2)配制浓度为0.1-4mg/mL的磺化石墨烯水溶液；

3)将步骤1)配制的悬浮液，搅拌滴加到步骤2)配制的磺化石墨烯水溶液中，滴加完后离心、洗涤，得到磺化石墨烯包覆碳化硅材料；

4)配制pH＝1-4的苯胺溶液，苯胺浓度为0.05-0.4mol/L，向其中加入0.1-0.3g步骤3)得到的磺化石墨烯包覆碳化硅材料，搅拌1-3小时后，再缓慢加入氧化剂，在0-4℃下搅拌反应4-24小时，离心、洗涤，得到碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合材料，所述氧化剂为氯化铁、硝酸铁或过硫酸铵，氧化剂与苯胺的摩尔比为2:1-1:2；

5)将碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合材料加入含有环氧树脂的溶剂中，搅拌分散均匀，进而加入固化剂、增塑剂和消泡剂后再搅拌10-30分钟，得到碳化硅/磺化石墨烯/聚苯胺复合防腐涂料。

按上述方案，所述的氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷或N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。