[发明专利]一种纳米氧化物增强石墨烯防腐涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米氧化物增强石墨烯防腐涂料及其制备方法，属于石墨烯防腐涂料技术领域。上述防腐涂料由A组分和B组分组成，其中，所述A组分由以下重量份组分组成：高分子聚合物40‑60份；改性石墨烯基填料水溶液3‑9份；纳米氧化物0.4‑1份；去离子水2‑5份；所述B组分由以下重量份组分组成：非离子型自乳化固化剂20‑40份；分散剂2‑5份；消泡剂1‑5份；助溶剂1‑3份。本申请特定大小和含量的纳米氧化物与石墨烯基填料的掺杂，与分散剂协同作用，提高石墨烯分散性，阻隔或增长氧气和水分子在涂层内部的传播路径，达到增强涂层防腐效果的目的。

技术领域

本发明涉及石墨烯防腐涂料技术领域，具体涉及一种纳米氧化物增强石墨烯防腐涂料及其制备方法。

背景技术

针对单一涂层的失效和稳定性问题，将二维纳米材料分散在聚合物涂层中可为解决这一问题提供方案。研究者们已经将多种二维层状材料添加到聚合物涂层基质中以改变其力学，光学和耐腐蚀性质。也就是说，二维纳米材料的选择取决于涂层所需要的性质。二维层状材料如石墨烯、二硫化钼、氮化硼等，由于它们具有常规材料所不具备的特殊性能而逐渐被人们关注，尤其是在半导体、电催化和防腐等方面。

石墨烯具有优异的电学、力学和热性能，并且其片层之间还具有超强物理屏蔽性质，故石墨烯可以阻止腐蚀介质和腐蚀离子接触到金属表面。若将其应用到防腐涂层中，可以改善涂料的性能，如弹性、耐腐蚀性、耐磨性及耐冲击等。此外，利用石墨烯二维片层在涂层中化学惰性和阻隔性能，石墨烯可以有效地增强防腐涂层的抗渗透性能，并切断水、氧气和相关腐蚀离子的运输与渗透；进而把金属基底与腐蚀介质有效的分离，增长涂层中腐蚀介质的传播路径长度和抑制局部原电池的构成，最终延长了金属基材料的使用寿命。

但事实上，简单地掺杂石墨烯或类石墨烯二维材料并不常见，这是由于二维材料与有机树脂材料的相容性很不好，过量掺杂甚至会产生加速涂层腐蚀的影响。此外，由于二维纳米片层材料具有较高的表面能，这些也会加速片层间相互聚集的倾向，而不同尺寸的材料聚集程度是不一样的。因此，二维纳米材料在涂料应用中的分散性和尺寸效应很关键。石墨烯材料直接添加在涂料中极易发生团聚现象，不但没有发挥其优异的物理阻隔特性，甚至还会导致加速腐蚀现象的发生。

发明内容

为解决现有技术中石墨烯直接添加易团聚，防腐效果变差等问题，本发明提供一种纳米氧化物增强石墨烯防腐涂料及其制备方法。本发明的石墨烯防腐涂料通过特定的纳米氧化物与石墨烯基填料的协同作用来阻隔或增长氧气和水分子在涂层内部的传播路径，达到增强涂层防腐效果。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种纳米氧化物增强石墨烯防腐涂料，由A组分和B组分组成，其中，

所述A组分由以下重量份组分组成：

所述B组分由以下重量份组分组成：

所述改性石墨烯基填料水溶液通过以下方法制备而成：

将石墨烯粉末分散在去离子水中，超声10-30min后得到质量浓度为10-20％的石墨烯悬浮液；随即加入石墨烯悬浮液质量1％的聚乙烯醇，并超声搅拌20-30min进行改性，即可得到改性石墨烯基填料水溶液。

优选的，上述纳米氧化物增强石墨烯防腐涂料，所述A组分由以下重量份组分组成：

所述B组分由以下重量份组分组成：

优选的，所述石墨粉末用量为A组分和B组分总含量的0.02-0.04wt％；所述纳米氧化物的用量为A组分和B组分总含量的0.4-1wt％。