[发明专利]一种石墨烯-氧化物复合涂层的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种石墨烯‑金属氧化物复合涂层的制备方法，先配制至少包含5wt％～10wt％钛酸正四丁酯、0.05wt％～1wt％石墨烯衍生物、0.05wt％～1wt％表面活性剂、水及乙醇的涂料；再将涂料以喷涂、浸涂、刷涂中的至少一种方法在基体材料表面制备涂层；进一步将基体材料表面的涂层在100～400℃温度下进行干燥成膜。本发明的石墨烯‑金属氧化物复合涂层其具有优良的防腐蚀性、强基底结合力，且工艺可控，可应用于海洋装备、新能源汽车、建筑合金材料等的表面涂层防护。

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复合涂层的制备技术。

背景技术

国民经济建设的高速发展，依赖于各种金属材料在建筑、机械、船舶、汽车等方面的广泛应用。然而，金属腐蚀严重影响各种金属材料的使用寿命，且对安全生产、生活带来巨大隐患。实现金属腐蚀的有效防护是一个世界性的难题。二氧化钛是一种化学、物理性质极其稳定的氧化物，其材料本身耐酸碱腐蚀，同时由于价格低廉，以二氧化钛为主体或添加了二氧化钛的新型无机防腐蚀涂层是研发的热点；此外，相比于受到广泛关注的二氧化硅涂层，二氧化钛的耐碱性能更加优异。然而，单一的二氧化钛涂层，致密性较差，在现实应用中往往防腐蚀性能不佳。

石墨烯是一种新型的特种材料，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，来改善二氧化钛防腐蚀涂层的不足，提供一种防腐蚀性能优良的石墨烯-金属氧化物复合涂层，各类金属基材(包括铝合金、钛合金、锌合金和碳钢等)的腐蚀防护，应用面包括但不限于建筑物结构材料、船舶游艇制造、海洋监测设备、新能源汽车、航天航空运输器等的表面涂层防护，充分满足市场需求，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-金属氧化物复合涂层。

本发明所述石墨烯-金属氧化物复合涂层的制备方法，依次包含以下步骤：

(A)配制至少包含5wt％～10wt％钛酸正四丁酯、0.05wt％～1wt％石墨烯衍生物、0.05wt％～1wt％表面活性剂、水及乙醇的石墨烯-金属氧化物复合涂料；

(B)将石墨烯-金属氧化物复合涂料以喷涂、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，制备石墨烯-金属氧化物复合涂层；

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。石墨烯衍生物的含量为0.05wt％～1wt％，更优为0.1wt％～0.5wt％。石墨烯衍生物的粒径分布D50为10μm～30μm，更优为20μm～30μm。石墨烯衍生物的中值厚度为2nm～10nm，更优为5nm～10nm。

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％～1wt％，更优为0.1wt％～0.5wt％。

本发明石墨烯基涂层可应用于铝合金、钛合金、锌合金和碳钢中任何一种常用的金属基体材料。

本发明的有益效果在于，提供一种优良防腐蚀性、结合力强的金属基材表面防护涂层。

具体实施方式

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-金属氧化物复合涂层。

本发明所述石墨烯-金属氧化物复合涂层的制备方法，依次包含以下步骤：