[发明专利]一种改性的氧化石墨烯环氧树脂复合涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性的氧化石墨烯环氧树脂复合涂料及其制备方法，属于材料涂层技术领域。涂料的组份为：氧化铈、盐铁溶液、环氧树脂、氧化石墨烯。本发明中，首先利用氧化石墨烯饼料制得氧化石墨烯分散液，然后通过水热反应合成氧化铈‑氧化石墨烯复合物，最后再将颗粒状的复合物与盐铁溶液水热反应并高温煅烧制得。本发明制备方法具有原材料易得、工艺路线合理且操作方便、制备过程无污染、涂料防腐性能良好等优点。

技术领域

本发明涉及材料涂层技术领域，特别涉及一种改性的氧化石墨烯环氧树脂复合涂料及其制备方法。

背景技术

随着科技的进步，陆地资源的开采接近饱和，海洋工业逐渐兴起。海洋占地球面积71%，资源丰富，但海水具有电解质溶液属性，使金属材料极易发生电化学腐蚀并降低金属构件的可靠性。所以在发展的过程中，恶劣的腐蚀环境带来了巨大的经济损失并造成了安全、生态文明以及国计民生各个方面的问题。诸如海洋气候环境等条件苛刻的服役环境中，环氧树脂涂层的耐蚀防护能力仍需提高。

环氧树脂涂料是防腐蚀涂料中应用最为广泛的一种，环氧树脂涂层的耐化学品性能优异，对外界腐蚀介质的阻隔作用显著，耐腐蚀性能良好，且对于多种基底都具有良好的附着力。石墨烯和氧化石墨烯是新兴的二维纳米片层材料，研究表明，在环氧树脂涂料中添加少量石墨烯就能够大幅度提升涂层的耐蚀性能。但石墨烯在环氧树脂涂层中的分散性，制约着其对于涂层腐蚀防护性能的提升的贡献。氧化石墨烯表面具有较多的含氧官能团，利于进一步对其进行有机化修饰。所以修饰的氧化石墨烯能够在环氧树脂涂层中获得更好的分散性，进而有效提升涂层的腐蚀防护性能。然而制备环氧树脂涂料时，填料往往不是单一的一种。为了使涂层获得良好的阻隔性能，氧化铈、铁红、石墨烯、氧化石墨烯和改性氧化石墨烯经常共同使用。在以往的研究中，氧化铈与铁红一般都是单独的改性氧化石墨烯，通过物理共混的方式分散在环氧树脂涂料中。这种物理共混方式，虽然可以一定程度提高涂层的防腐能力，但是却有待提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改性的氧化石墨烯环氧树脂复合涂料及其制备方法，以解决现有技术中存在的防腐涂料工艺和性能不足的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种改性的氧化石墨烯环氧树脂复合涂料，按组份包括氧化铈1~4份、盐铁溶液4~15份、环氧树脂80~96份、氧化石墨烯1~2份。

进一步的，所述环氧树脂的环氧值为0.48~0.55；所述氧化石墨烯的纯度大于95wt%，厚度为1nm-20nm，平面横向尺寸为1μm-100μm。

一种改性的氧化石墨烯环氧树脂复合涂料的制备方法，包括如下步骤：

将氧化石墨烯分散液和Ce(NO ₃ ) ₃ ·6H ₂ O加入蒸馏水中，调节PH11-12，经水热反应得到纳米氧化铈颗粒修饰的氧化石墨烯复合物；

将所述纳米氧化铈颗粒修饰的氧化石墨烯复合物加入无机盐铁溶液中，经水热反应，惰性气体条件下干燥煅烧得到改性的氧化石墨烯复合材料；

将所述改性的氧化石墨烯复合材料以0.5wt.%掺量与乙烯基树脂混合均匀制得复合涂料。

进一步的，所述氧化石墨烯和Ce(NO ₃ ) ₃ ·6H ₂ O的摩尔比为：1：1-4；所述氧化石墨烯和无机盐的摩尔比为1：4-15。

进一步的，制备氧化石墨烯复合物的水热反应温度为170℃~200℃，反应时间为22~24h；制备改性的氧化石墨烯复合材料的水热反应温度为100℃~150℃，反应时间为11~14h；所述干燥煅烧的煅烧温度为370℃~500℃，时间为2~4小时；所述惰性气体为氮气、氖气、氩气或氙气。