[发明专利]一种石墨烯基钢材防腐涂层的制备方法

说明书

一种石墨烯基钢材防腐涂层的制备方法，本发明涉及一种对侵蚀性介质具有优异隔绝和阻挡效应的石墨烯基防腐涂层制备方法。本发明的目的是为了有效解决高盐度海水环境下已建钢结构防腐涂层防腐效果欠佳问题。本发明将钢材表面进行除油除锈和打磨处理，然后先用水下固化环氧树脂在打磨好的钢材表面涂覆一层环氧树脂涂层，再采用硅烷偶联剂、硅烷偶联剂水性石墨烯复合层、油性石墨烯层过渡工艺，得到可在潮汐区、浪溅区及高湿环境下应用的防腐性能优异的防腐涂层，单道石墨烯基钢材防腐涂层即可实现提高自腐蚀电位100mV、降低腐蚀电流密度1个数量级的效果。本发明可适用于土木工程领域。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯基钢材防腐涂层的制备方法。

背景技术

在现今及以后的发展时间中，钢材结构作为建筑结构和土木工程领域中重要的结构形式有着极其重要的作用，同时其耐腐蚀性也是决定其服役寿命的关键。近一些年来，我国跨海大桥、海上用钢结构、沿海基础设施大量建成，军用船舶、舰艇的钢材需求量明显增大，同时因钢材腐蚀报废而无法使用的钢铁数量增多，造成巨大的国民经济损失。位于沿海环境中钢材和钢筋混凝土结构，氯离子、水分子、氧气分子等腐蚀因子与钢材基层表面接触是引起其腐蚀、降低其耐久性的最主要原因。在自然腐蚀因子，例如氧气和水分等因素的作用下，钢材发生腐蚀。所以，沿海高盐度海水侵蚀环境作用下钢材防腐耐久性研究一直是国内外热点。但是以往的重防腐涂料在高盐度海水钢材结构上使用效果不是很好，且由于大都需要在钢结构表面干燥下施工，因此并不适用于已建钢材结构防腐涂层现场施工。

发明内容

本发明的目的是为了解决高盐度海水环境下钢结构防腐涂层防腐效果欠佳的问题，提供了一种石墨烯基钢材防腐涂层的制备方法。

本发明一种石墨烯基钢材防腐涂层的制备方法按以下步骤进行：

步骤一：将钢材表面先进行除油除锈处理，然后用抛光机打磨至光亮；

步骤二：在打磨好的钢材表面涂覆一层厚度为10μm～30μm的水下固化环氧树脂涂层，然后待其凝固成型；

步骤三：将硅烷偶联剂用蒸馏水进行稀释，稀释后体积浓度为10～20％，稀释时间为 10-20min，然后放入25～50℃恒温水浴锅中备用；

步骤四：将水性石墨烯溶液用超声分散15min～30min备用；

步骤五：将步骤三中稀释后的硅烷偶联剂和步骤四中分散好的水性石墨烯按体积比 1:1的比例混合，搅拌后得到黑色均匀混合溶液备用；

步骤六：将步骤二所得钢材放入步骤五的混合溶液中，浸泡15～30min后取出，放入 80～100℃的干燥箱中烘干2h～4h备用；

步骤七：在步骤六所得涂层上再涂刷一层厚度为10μm～20μm均匀油性石墨烯，然后放入80～100℃干燥箱中烘干2h～4h后，即完成石墨烯基钢材防腐涂层的涂覆。

本发明采用Kh550硅烷偶联剂与水性石墨烯混合得到均匀分散的混合体，形成与水下固化环氧树脂紧密结合的过渡层；采用与海水环境具有相异极性的油性石墨烯作为面层，降低环境介质在涂层表面的铺展；水性石墨烯与油性石墨烯涂层共同作用，增强了涂层对侵蚀性介质的遮挡作用，而且通过增加水下固化环氧树脂/硅烷偶联剂水性石墨烯涂层的涂覆道数，还能进一步提升石墨烯防腐涂层的防腐效果。

本发明具有如下优点：本发明将钢材表面进行除油除锈和打磨处理，然后先用水下固化环氧树脂在打磨好的钢材表面涂覆一层环氧树脂涂层，再采用硅烷偶联剂、硅烷偶联剂水性石墨烯复合层、油性石墨烯层过渡工艺，得到可在潮汐区、浪溅区及高湿环境下应用且防腐性能优异的防腐涂层，因此针对已建成钢材结构可现场施工。