[发明专利]石墨烯复合防锈颜料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合防锈颜料及其制备方法。所述的石墨烯复合防锈颜料包括氧化锌、工业磷酸和石墨烯浆料，其中所述石墨烯浆料包括导电性石墨烯和/或还原氧化石墨烯、硅烷偶联剂、乳化剂和溶剂。本发明提供的石墨烯复合防锈颜料中磷酸锌以纳米颗粒形式负载在大片径的石墨烯上，其反应活性及对金属的钝化能力均得到大幅提升，同时表面改性的大片径石墨烯还可以大大改善防腐涂层的致密度，减少毛细管作用，提高涂层对防腐介质的屏蔽作用，显著提高其防锈能力。

技术领域

本发明特别涉及一种石墨烯复合防锈颜料及其制备方法，属于重防腐涂料技术领域。

背景技术

钢铁制品在经济建设中发挥着重要的作用，但钢铁很容易被腐蚀，一方面造成相当大的经济损失，钢铁因腐蚀而报废的数量，相当于当年产量的25-30％；另一方面钢铁的腐蚀也会影响到钢铁制品的使用效率和安全系数。

钢铁的防腐技术已有几千年的历史，防腐涂料是目前最经济、方便和最有效的手段之一，占被保护金属表面的80％～90％。防锈颜料在整个防腐涂料中起着重要作用，防锈颜料的种类很多，可分为活性防锈颜料、惰性防锈颜料以及牺牲性颜料三大类。活性颜料是通过化学和(或)电化学作用而防止腐蚀的，颜料直接地或者通过中间体与金属基材发生交互作用以减缓腐蚀，它们可以维持涂层的pH值、发生皂化以及钝化作用。惰性颜料发挥的是物理作用，它们可以增强涂膜的屏蔽作用，一般来说，它们在化学上是惰性的。牺牲性颜料是活性颜料中的特殊一类，它们是金属颜料，涂覆于铁属基材上时，通过阴极保护作用而发挥作用。

近年来，大气环境的恶化、人们环保意识的不断深入和相关法律法规的出台，铅系和铬酸盐防锈颜料等由于颜料中重金属的毒性而逐渐被禁止使用；磷酸锌防锈颜料虽无毒，但性能不理想，而多聚磷酸铝因价格原因未能大量使用。我国防锈涂料业急需一种无毒、性能优异而又价格合理的防锈颜料来提升防锈涂料产品的整体水平。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种石墨烯复合防锈颜料及其制备方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种石墨烯复合防锈颜料，包括：氧化锌、工业磷酸和石墨烯浆料，其中所述石墨烯浆料包括导电性石墨烯和/或还原氧化石墨烯、硅烷偶联剂、乳化剂和溶剂。

本发明实施例还提供了一种石墨烯复合防锈颜料的制备方法，包括：

将石墨烯浆料与氧化锌混合后研磨处理形成研磨浆料；

将所述研磨浆料与工业磷酸混合，并于50-60℃反应3.5-4.5h获得所述石墨烯复合防锈颜料。

本发明实施例还提供了由所述的制备方法获得的石墨烯复合防锈颜料，其中包含以纳米颗粒形式负载在大片径石墨烯上的磷酸锌。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

(1)本发明提供的石墨烯复合防锈颜料是利用偶联助剂通过经化学反应将新型二维纳米石墨烯和无毒防锈颜料磷酸锌复合得到浅灰色产品，用于轻防腐涂料或重防腐涂料中间漆生产可有效阻隔水分子、氧气等对钢铁表面的侵蚀，用于重防腐富锌底漆可降低40％～50％的锌粉用量，同时提高防锈性能；

(2)本发明提供的制备方法利用硅烷偶联剂化学改性石墨烯，改性后的石墨烯与高纯度氧化锌研磨分散，与低浓度磷酸浸泡反应，磷酸根吸附在石墨烯表面，氧化锌作为Zn²⁺源体不断扩散到石墨烯表面与磷酸根反应生成纳米型负载磷酸锌；

(3)本发明提供的石墨烯复合防锈颜料中磷酸锌以纳米颗粒形式负载在大片径的石墨烯上，反应活性增加，对金属的钝化加强，表面改性的大片径石墨烯，可大大改善防腐涂层的致密度，减少毛细管作用，提高涂层对防腐介质的屏蔽作用，显著提高其防锈能力。

附图说明