[发明专利]海洋装备用石墨烯基涂层的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于涂层的制备领域，更涉及一种石墨烯基涂层的制备技术。

背景技术

船舶游艇、海洋平台、岛礁、桥墩、风力发电、海水淡化、海洋监测等海洋装备长期在高盐、高湿、富含生物甚至高压的近岸浅海或深海环境下作业，高压、高盐等特殊环境下的密封、防腐、防生物附着等表面防护是海洋装备的关键技术之一，也是世界性的难题。随着环保要求的日益严格，二氧化硅等新型无机防腐蚀涂层成为研发热点，但现有技术的二氧化硅涂层存在致密性和防腐蚀性能不足等问题。而石墨烯是最新一代特种材料，具有超薄超轻、坚硬、表面可修饰性强、高耐腐蚀性、高耐磨性等优点，尤其是在防腐蚀方面具有优良特性。本发明利用石墨烯的优点，来改善现有二氧化硅防腐蚀涂层的存在不足，提供一种优良防腐蚀、防污性、环保型的新型涂层，以应用于船舶游艇、岛礁建设、桥墩、船舶制造、深海潜艇、深海机器人、海洋监测设备、海洋探测装备、海上浮标、海上养殖平台、海上钻井平台、海上风电平台等海洋装备的表面涂层。满足市场需求，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术存在的不足，提供一种石墨烯基涂层。

本发明石墨烯基涂层的制备方法，依次包含以下步骤：

(A)配制至少包含11wt％～20wt％正硅酸乙酯、0.01wt％～2wt％石墨烯衍生物、0.1wt％～10wt％铈盐、0.01wt％～1wt％表面活性剂、水及乙醇的涂料；

(B)将涂料以喷涂、浸涂、刷涂中的至少一种方法在基体材料表面制备涂层；

(C)将基体材料表面的涂层在100～400℃温度下进行干燥。

本发明涂料中的石墨烯衍生物为氧化石墨烯、氧化石墨烯球、氧化石墨烯片、石墨烯、类石墨烯、石墨烯微片、纳米石墨片中的至少一种，更优为氧化石墨烯片。涂料中的石墨烯衍生物的含量为0.05wt％～1wt％，更优为0.1wt％～0.5wt％。涂料中的石墨烯衍生物的粒径分布D₁₀～D₉₀为5μm～50μm，更优为10μm～20μm。涂料中的石墨烯衍生物的中值厚度为10nm～50nm，更优为20nm～40nm。

本发明涂料中的铈盐为硝酸铈、碳酸铈、硫酸铈中的至少一种，铈盐的含量为为0.5wt％～5wt％，更优为1wt％～3wt％。

本发明表面活性剂为十二烷基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种，表面活性剂的含量为0.05wt％～0.5wt％，更优为0.1wt％～0.2wt％。

本发明涂料中正硅酸乙酯的含量为11wt％～15wt％。

本发明石墨烯基涂层的干燥温度为200℃～300℃。经干燥后涂层的致密性、剥离强度、防腐蚀性进一步提高。

本发明石墨烯基涂层可应用于碳钢、铝合金、树脂、混凝土、钛合金中任何一种海洋装备上常用的基体材料。

本发明的有益效果在于，提供一种优良防腐蚀性、防污性、环保型石墨烯基涂层作为海洋装备的表面涂层。

具体实施方式

本发明石墨烯基涂层的制备方法，依次包含以下步骤：

(A)配制至少包含11wt％～20wt％正硅酸乙酯、0.01wt％～2wt％石墨烯衍生物、0.1wt％～10wt％铈盐、0.01wt％～1wt％表面活性剂、水及乙醇的涂料。

(B)将涂料以喷涂、浸涂、刷涂中的至少一种方法在基体材料表面制备涂层；

(C)将基体材料表面的涂层在200～400℃温度下进行干燥。

本发明涂料中的石墨烯衍生物为氧化石墨烯、氧化石墨烯球、氧化石墨烯片、石墨烯、类石墨烯、石墨烯微片、纳米石墨片中的至少一种，更优为氧化石墨烯片。涂料中的石墨烯衍生物的含量为0.05wt％～1wt％，更优为0.1wt％～0.5wt％。涂料中的石墨烯衍生物的粒径分布D₁₀～D₉₀为5μm～50μm，更优为10μm～20μm。涂料中的石墨烯衍生物的中值厚度为10nm～50nm，更优为20nm～40nm。

本发明涂料中的铈盐为硝酸铈、碳酸铈、硫酸铈中的至少一种，铈盐的含量为0.5wt％～5wt％，更优为1wt％～3wt％。

本发明表面活性剂为十二烷基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种，表面活性剂的含量为0.05wt％～0.5wt％，更优为0.1wt％～0.2wt％。

本发明涂料中正硅酸乙酯的含量为11wt％～15wt％。

本发明石墨烯基涂层的干燥温度为200℃～300℃。