[发明专利]一种石墨烯防腐涂料的环保型制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯防腐涂料的环保型制备方法。将与树脂涂料相容性良好的水性载体树脂溶解于超临界二氧化碳中，然后经微细喷嘴快速喷出到装有石墨烯的流化床中，通过改变流化设备内部温度、压力，经碰撞后使载体树脂在石墨烯表面沉淀析出，分离得到石墨烯复合颗粒后再与树脂涂料混合，最终得到石墨烯防腐涂料。利用超临界二氧化碳扩散系数高和溶解能力强的特点，使石墨烯被均匀包覆，搭载于载体树脂中；步骤简洁，同时在涂料生产过程中零排放，避免了污染环境。

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种石墨烯防腐涂料的环保型制备方法。

背景技术

金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属 构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命。金属的腐蚀现象非常普遍，其中用量最大的金属—铁制品的腐蚀最为常见。造成金属材料的腐蚀因素有很多，其中包括，空气或液体中的盐度、温度、pH值及微生物腐蚀。常规的防腐措施是，在金属的表面涂抹一层防腐涂料，以将金属与空气隔离，达到防腐的效果。防腐涂料一直是涂料的重要分支之一，在工业生产中应用十分广泛。在国民经济生产中，大量金属制品的使用使得设备防腐的要求很高，防腐涂料的市场需求呈现持续上升态势。

有报道指出，应用于电学领域的石墨烯材料，也可用于制备防腐涂料，具有良好的效果。石墨烯是纳米材料中厚度最小、强度最大，兼具比表面积大、导电性好、化学稳定性强、力学性能和导热性能优异等优点，在电子、光学、磁学、生物学、传感器、储能、催化等领域表现出了其独特的功能和作用。石墨烯本身具有憎水憎油性，其片层结构具有“迷宫”效应，具有优异的防腐阻隔性能，可阻碍水、腐蚀性离子等向金属基材的渗透，延缓金属基材的腐蚀速度，进而对底材起到防腐的作用。石墨烯与各种涂料树脂通过物理共混、原位聚合和溶胶-凝胶技术等法复合；或用偶联剂修饰，或采用原位聚合等工艺。这些工艺在改性水性涂料中均证实可行，且性能改进明显。即便如此，石墨烯在防腐涂料中应用存在难以分散的缺陷，会产生自身团聚，破坏其分散的均匀性、致密性，导致制得涂料防腐效果差，阻隔性能不理想，防腐性能反而下降。

中国发明专利CN201610231740.5，一种包含石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土复合材料的防腐涂料及其制备方法，涉及一种包含石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土复合材料的防腐涂料及其制备方法。首先制备石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土复合材料的制备，再将该复合材料先后用硅烷偶联剂和蜡材料改性，最后与环氧树脂、填料等组分配制成防腐涂料。石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土复合材料在防腐涂料中起到电化学防腐和物理防腐双重功效；并且通过化学键反应对石墨烯类防腐材料负载上有机蜡，促进了石墨烯类复合材料在有机涂料体系中的分散性和存储稳定性。

中国发明专利CN201610255890.X，一种氧化石墨烯防腐涂料的球磨制备法及其应用，涉及公开了一种氧化石墨烯防腐涂料的球磨制备法及其应用，该方法是冻干的氧化石墨烯按质量比1:150~250加到防腐涂料的稀释剂中，接着，将加入氧化石墨烯的稀释剂分散液放入球磨罐中，以300~800转/分钟的转速球磨3~12小时。最后将分散均匀的氧化石墨烯稀释剂按质量比15~25%加入防腐涂料中，制备成氧化石墨烯防腐涂料。该制备方法低成本、操作简单、高效，得到的球磨法制备的氧化石墨烯防腐涂料在防腐方面有更好的应用。

上述专利针对石墨烯在涂料中的的分散问题提出一些解决方案，但是石墨烯的分散仍然有限，达不到改性防腐涂料的要求，石墨烯在高掺入量时候的分散问题是在防腐涂料中发挥石墨烯性能的关键技术之一。

发明内容