[发明专利]一种耐海水石墨烯改性防腐涂料及其制备方法

说明书

本发明的一种耐海水石墨烯改性防腐涂料，其包含以下重量份组分，A组分，20％～30％环氧树脂、3％～10％Fe₃O₄@TiO₂/rGO复合材料、20％～30％去离子水、1％～5％锌粉、5％～10％磷酸锌、5％～10％滑石粉、5％～15％碳酸钙、3％～10％水性分散剂、0.5％～3％偶联剂、1.5％～5％其他助剂B组分，15％～30％固化剂；本发明涂料以Fe₃O₄@TiO₂/rGO复合材料形成于材料的表面，核‑壳结构的Fe₃O₄@TiO₂纳米具有高效的光催化效应，将海洋有机生物氧化分解，同时产生光致阴极保护，对基体材料具有防腐作用。rGO独特的片状结构，可以提高涂层的附着力，同时还可以形成物理阻隔层，通过这多方面性能的优化，使涂料具有良好防污防腐性能。可广泛应用于海洋环境下的油气管道，钢架结构等设施领域。

技术领域

本发明属于金属防腐工程领域，具体涉及一种海洋环境金属石墨烯防污防腐涂料制备方法，也可应用于其它金属防腐领域。

背景技术

随着海洋油气田工业的发展，海上开采，浮式设施(FPSO),海底管线等不断增加，其面临着海洋环境下的腐蚀问题也日益严峻。海洋环境下的钢材结构，受到盐雾、风、雨、日光等多重作用的影响，其表面很容易形成有腐蚀性的水膜。薄水膜对钢铁的作用而发生大气腐蚀的过程，符合电解质中电化学腐蚀的规律。这个过程的特点是氧容易到达钢铁表面，钢铁腐蚀速度受到氧极化过程控制。空气中所含杂质对钢材腐蚀影响很大，海洋环境中富含大量的海盐粒子，这些盐粒子杂质溶于钢铁表面的水膜中，使这层水膜变为腐蚀性很强的电解质，进一步加速了腐蚀的进行，除此之外，海洋环境中微生物作用下材料的腐蚀问题是海洋腐蚀的重要特征之一，海洋微生物对材料腐蚀的影响显著而复杂，呈现出不同于常规的腐蚀新问题，由于各种金属及其合金或非金属材料耐微生物腐蚀的敏感性不同，通常铜、铬及高分子聚合材料比较耐微生物腐蚀,可以通过对材料的表面进行处理、在基体材料中添加耐微生物腐蚀元素或在金属表面涂敷抗微生物腐蚀的纳米氧化物等,进而达到防治SRB腐蚀的目的。纳米二氧化钛(TiO₂)，具有良好的抗气候，抗光腐蚀性能，无毒性等优点，作为抗微生物腐蚀材料，借助其光催化作用下产生强氧化还原性的光生空穴和电子，可以将涂层表面有机生物氧化分解，从而降低海洋有机物带来的生物腐蚀危害,而且不会带来二次污染，是海洋防污材料的研究热点，近年被应用于防污，防污防腐涂料中，但TiO₂(锐钛矿) 光催化剂的禁带宽度为3.2eV,若要发挥其光催化性能，必须通过波长小于387nm的紫外光的照射,然而在太阳光中，绝大部分是可见光，紫外光仅占4％左右，当大于等于禁带宽度的光作用在TiO₂的表面后，TiO₂内部会产生具有强还原性的电子和强氧化性的空穴，然而高活性的空穴和电子又会很快结合，且以热能以及其他形式的能量释放,导致其光催化效率降低，限制了其在防污防腐涂料中广泛应用。石墨烯是世界上最薄的防腐蚀材料，拥有超高强度、优良的阻隔性、高的稳定性及能良好的导电性优点，对防腐涂料综合性能具有较强的提升作用。同时具有，环保安全，无二次污染等特性，近年来，国内外诸多学者将石墨烯应用与涂料之中，用于改善涂料的防腐性能和抗冲击。石墨烯高的表面能积，强度范德华力和π-π作用使其易发生团聚，与水、有机溶剂以及聚合物之间不能形成稳定的化合建，导致其与树脂之间的界面结合力微弱，相容性差，易产生相分离，严重影响涂层性能。

发明内容