[发明专利]基于石墨烯水滑石纳米容器耐蚀水性环氧涂层及制备方法

说明书

一种基于石墨烯水滑石纳米容器耐蚀水性环氧涂层及制备方法，属于耐蚀涂层材料领域。该水性涂层由氧化石墨烯和水滑石纳米材容器组成的复合填料(GO@LDH)和缓蚀剂及固化剂组成；所述石墨烯材料为氧化石墨烯；所述水滑石纳米容器(LDH)为六水硝酸镁、九水硝酸铝混合而成；负载的缓蚀剂材料为偏钒酸盐。制备过程是将负载缓蚀剂的水滑石纳米容器和氧化石墨烯通过静电自组装得到复合填料，添加于水性环氧树脂中然后加入固化剂，而后将制备好的涂层混合液涂刷于铝合金基底上。本发明制备工艺简单，水滑石纳米容器(LDH)负载了缓蚀剂可在腐蚀发生时实现缓蚀剂的释放，提高了涂层的防腐性能。并且填料中的氧化石墨烯具有良好的屏蔽性能，使得水性环氧涂层具有优异的防腐性能。

技术领域

本发明属于耐蚀涂层材料领域，涉及一种基于石墨烯水滑石纳米容器复合物的耐蚀水性环氧涂层及制备方法。

背景技术

有机涂层作为金属防护的一种重要手段，它通过物理屏蔽作用对金属进行保护从而抑制金属基体表面腐蚀现象的发生，使其免受腐蚀危害。但是传统的有机涂层多为溶剂型，存在溶剂有毒、易挥发、浪费资源、污染环境等缺点，与现在的环境友好观念相违背。近年来，无毒无污染的水性涂层引起了人们的广泛关注。但是和传统的溶剂型有机涂层相比，水性涂层的防腐性能欠佳。通常在水性环氧树脂中加入纳米填料以提高涂层的耐蚀性，特别是添加含有层状微纳米填料的复合材料。或者直接将缓蚀剂加入水性环氧中，以获得自修复性能来提高其耐蚀性能。然而，由于缓蚀剂与树脂基体之间可能发生副反应，为了避免副反应，通常采用纳米容器对缓蚀剂进行包封。

石墨烯在防腐领域的一个主要用途是将石墨烯作为填料颗粒分散到涂层基体中，形成石墨烯复合防腐涂层。但石墨烯在涂层中容易发生团聚现象使其屏蔽性能受损。

发明内容

本发明的目的在于通过水滑石纳米容器插层来改良石墨烯的分散性能从而提高其屏蔽性能并与水滑石纳米容器的释放缓蚀剂的效果相结合，解决现在水性涂层存在的屏蔽性能较差的问题，提高水性涂层的防腐性能。

一种基于石墨烯水滑石纳米容器耐蚀水性环氧涂层，该水性涂层由氧化石墨烯和水滑石纳米材容器组成的复合填料(GO@LDH)和缓蚀剂及固化剂组成。所述石墨烯材料为氧化石墨烯；所述水滑石纳米容器(LDH)为六水硝酸镁、九水硝酸铝混合而成。其复合填料中氧化石墨烯所占质量百分比为2％～5％，水滑石纳米容器(LDH)所占质量百分比为95％～98％，水滑石纳米材容器中六水硝酸镁、九水硝酸铝的比例为3：1；负载的缓蚀剂材料为偏钒酸盐。

如上所述一种基于石墨烯水滑石纳米容器耐蚀水性环氧涂层的制备方法，该方法包括：制备负载缓蚀剂的水滑石纳米容器和氧化石墨烯通过静电自组装得到复合填料，将其添加于水性环氧树脂中然后加入固化剂，而后将制备好的涂层混合液涂刷于铝合金基底上。

进一步地，涂层混合液中所述氧化石墨烯和水滑石纳米容器(LDH)组成的复合填料(GO@LDH)的添加量为0.2～1wt％。

如上所述一种基于石墨烯水滑石纳米容器耐蚀水性环氧涂层的制备方法，具体制备步骤如下：

(1)氧化石墨烯和水滑石纳米容器(LDH)组成的复合填料(GO@LDH)的制备方法：采用超声分散法将氧化石墨烯(GO)置于无水乙醇中，超声分散得到氧化石墨烯分散液；将六水硝酸镁(Mg(NO₃)₂.6H₂O)，九水硝酸铝(Al(NO₃)₃.9H₂O)按3:1的比例混合后再与上述分散液混合，室温下剧烈搅拌0.5-1.5h，得到前驱液；将硝酸钠(NaNO₃)加入上述溶液中，并用氢氧化钠调节pH为9～11，在70℃～100℃反应后将所得产物洗涤，离心，真空干燥；将干燥后的粉末放入偏钒酸钠(NaVO₃)溶液中进行离子交换并调节pH为8.4左右，在30℃～50℃下反应20-28h。而后洗涤离心干燥，存储备用。