[发明专利]一种沿海地区一次设备的石墨烯金属防腐涂料及制备方法

说明书

本发明公开了一种沿海地区一次设备的石墨烯金属防腐涂料及制备方法，按重量份包括以下组分：聚偏氟乙烯50‑100份、苯甲酰肼修饰的氧化石墨烯粉末0.1‑1份、分散剂3‑7份、流平剂2‑6份、固化剂5‑15份、稀释剂10‑20份、功能性填料1‑10份、混合溶剂15‑20份，苯甲酰肼修饰的氧化石墨烯粉末的制备方法包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯在溶剂中分散，加入苯甲酰肼，氧化石墨烯与苯甲酰肼的摩尔比为1:1‑5，超声、分离得到苯甲酰肼修饰氧化石墨烯粗产物；(2)将步骤(1)所述的修饰氧化石墨烯粗产物提纯后得到苯甲酰肼修饰的氧化石墨烯。本发明修饰后的氧化石墨烯更易吸附于金属表面，增加涂料的附着性，能够有效阻隔水分子、腐蚀离子扩散，提高防腐效果。

技术领域

本发明属于电力一次设备防腐技术领域，具体涉及石墨烯金属防腐涂料。

背景技术

随着我国电网大规模的建设，变电站如雨后春笋般不断涌现，然而，电网设备的腐蚀问题是影响其使用寿命和导致设备及结构失效的重要原因之一。电网工程覆盖区域广阔，所处的自然环境复杂多样，其中沿海地区一次设备金属防腐蚀问题也随之浮出水面。完成发电、输电和配电功能的设备叫做一次设备，如发电机、变压器、电动机、熔断器和隔离开关等，目前最有效最直接的防腐蚀方法就是在金属表面涂刷防腐涂料，来防止或减缓金属的腐蚀。常用的防腐涂料主要有聚偏氟乙烯涂料、红丹防锈漆、醇酸树脂涂料、环氧树脂涂料和聚氨酯涂料等。

聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)是一种半结晶的聚合物，不同合成条件和加工条件下得到的PVDF聚合物的晶体结构和结晶度不同，常见的晶体结构主要有α、β、γ和δ四种晶型。多样的晶型使得PVDF具有优良的压电性、焦点性、铁电性、高力学性能、高绝缘性能和耐冲击性能，应用非常广泛。由于PVDF分子链具有很高的极性，在氟树脂中PVDF的机械强度最高，在一定温度和压力下仍能保持很好的强度、拉伸性能、韧性和耐磨性等，且具有优异的热稳定性、耐候性和耐腐蚀性，故被广泛应用于制备压电薄膜、超滤膜、电池隔膜、绝缘材料以及金属材料表面涂层。尤其因极佳的耐化学品性和耐渗透性、优良的热稳定性、良好的耐候性、很高的强度及柔韧性而被广泛应用于金属表面防腐。

石墨烯(Graphene，G)是一种非常重要的低维碳成员，是由碳原子以sp2 杂化方式所形成的蜂窝状平面薄膜，是目前世界上已知的最薄的二维材料。研究发现其在力学、电学、热学和磁学等方面都具有奇特而优异的性能，其独特的纳米结构使其有望在高性能电子器件、复合材料、生物材料及气体传感器等领域获得广泛应用。同时，其在金属材料的防腐领域也具有非常大的潜力：首先，石墨烯稳定的sp2杂化结构使其能在金属与活性介质间形成物理阻隔层，阻止扩散渗透的进行；其次，石墨烯具有很好的热稳定性和化学稳定性，另外，石墨烯良好的导电、导热性能对金属服役的环境提供了有利条件；同时还兼具高的强度和良好的摩擦学性能。不仅能提高导电性或耐盐雾性能，还能进一步降低涂层厚度，增加对基材的附着力，提升涂料的耐磨性。

但是现有技术中制备的石墨烯防腐涂料，由于石墨烯表面缺少活性官能团，且比表面积巨大，使得它们与聚合物基体的界面结合强度低，极易发生团聚，团聚以后石墨烯颗粒在涂料中的均匀性会降低，在涂料涂覆在金属表面以后会导致导电不均匀，对金属的防护能力弱，造成局部石墨烯较少的地方无法形成阻隔效应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种沿海地区一次设备的修饰氧化石墨烯金属防腐涂料，能够有效阻隔水分子、腐蚀离子扩散，提高防腐效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种沿海地区一次设备的修饰氧化石墨烯金属防腐涂料，按重量份包括以下组分：聚偏氟乙烯50-100 份、苯甲酰肼修饰的氧化石墨烯粉末0.1-1份、分散剂3-7份、流平剂2-6份、固化剂5-15份、稀释剂10-20份、功能性填料1-10份、混合溶剂15-20份。

优选的，苯甲酰肼修饰的氧化石墨烯粉末的制备方法包括以下步骤：