一種含有石墨烯/脫雜聚苯胺的防腐涂料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防腐涂料及其制備方法，尤其是涉及一種含有石墨烯/脫雜聚苯 胺的防腐涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬鐵自我國(guó)商朝被使用以來已有3000多年的歷史，它具有優(yōu)異的物理化學(xué)性 能，是現(xiàn)代社會(huì)使用最多，應(yīng)用最廣泛的金屬之一。人們?cè)谙硎茕撹F給我們生活帶來便利， 金屬腐蝕也一直困擾著我們。防腐涂料作為使用最廣的防腐手段之一，它使用便捷、應(yīng)用廣 泛且效果優(yōu)良，但是也存在一系列問題，如污染大，防腐時(shí)間不長(zhǎng)久等，因此開發(fā)一種環(huán)保 高效的防腐涂料是突破目前金屬腐蝕困境的重中之重。中國(guó)專利CN 103497634 A公開了 ： 一種環(huán)氧富鋅防腐粉末涂料，由以下重量份的原料組成：E-12環(huán)氧樹脂40-50、酚醛環(huán)氧樹 脂10-15、三甲基六亞甲基二胺4-10、二甲基咪唑0. 1-0. 2、聚乙烯醇縮丁醛1-2、聚酰胺蠟 微粉2_4、乙撐基雙硬脂酰胺0. 8_1、甘油1_2、粒徑為5_20 μ m的鋅粉20-30、納米螢石粉 5-7、復(fù)合填料10-20。該方法制備的防腐涂料具備一定的防腐效果，但是該涂料主要以鋅粉 作為防腐填料，防腐方式單一，防腐效果一般且鋅粉消耗量大，因而限制了其使用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決【背景技術(shù)】中所提出的問題，本發(fā)明提供一種含有石墨烯/聚苯胺的防腐 涂料。其中聚苯胺是一種廉價(jià)環(huán)保的防腐材料，可以與金屬基體形成鈍化膜來防止腐蝕，但 是聚苯胺易團(tuán)聚，因此加入具有單片層結(jié)構(gòu)的石墨烯使其均勻的負(fù)載；同時(shí)石墨烯的片層 結(jié)構(gòu)也可以完善防腐涂層，起到屏蔽阻隔的作用；金屬鋅的電極電位比鋼鐵低，與金屬基體 接觸可以起到犧牲陽(yáng)極保護(hù)的作用，石墨烯的高電導(dǎo)性可以加速電子的傳遞，進(jìn)一步提高 了金屬鋅的保護(hù)效率。本發(fā)明制備的防腐涂料具有高效的防腐性能、低廉的成本且無毒無 害，便于工業(yè)化產(chǎn)生。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明制備的防腐涂料由以下重量份原料構(gòu)成：
[0005] 環(huán)氧樹脂20-80 %、石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料5-15%、鋅粉5-10%、填 料5-10 %、著色顏料1-10 %、分散劑0. 1-3 %、潤(rùn)濕劑0. 1-3 %、增稠劑0. 1-3 %、流平劑 0· 1-1 %、消泡劑 0· 1-1 %、殺菌劑 0· 1-1 %、水 1-35%。
[0006] 其中，上述石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料的制備方法為：
[0007] (1)配制含有苯胺的鹽酸溶液，加入250-300目石墨烯混合均勻后預(yù)冷至0-8°C， 其中苯胺濃度為〇· 2-0. 6mol/L，鹽酸濃度為0· 3-0. 7mol/L，石墨烯濃度為20-60mg/mL ;
[0008] 作為優(yōu)選，石墨烯的制備方法為：
[0009] 將鱗片石墨與高錳酸鉀按質(zhì)量比1:6混合均勻后，加入到含有NaNO3與濃硫酸的 反應(yīng)器中，40°C攪拌反應(yīng)2h，加入一定量的蒸餾水稀釋后升溫至99°C攪拌反應(yīng)2. 5h，再加 入冰水和過氧化氫冷卻至室溫，離心、過濾、洗滌至中性后配成3mg/mL氧化石墨烯液，加入 水合肼和30%氨水，95°C反應(yīng)12h，離心、過濾、洗滌、烘干研磨至300目，制得石墨烯；
[0010] (2)配制含有鹽酸的過硫酸銨水溶液，并預(yù)冷至0-8°C，其中，過硫酸銨濃度為 0· 2-0. 6mol/L，鹽酸濃度為 0· 3-0. 7mol/L ;
[0011] (3)將第一步得到的分散液加入反應(yīng)器中，勻速攪拌并緩慢向其滴加第二步配制 的溶液，控溫〇_8°C反應(yīng)5-8h，過濾洗滌后放入0. 1-0. 5mol/L的NaOH溶液中浸泡2-4h，過 濾、洗滌、烘干研磨至250-350目，制得石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料。
[0012] 上述制備的石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料中，通過原位聚合法將聚苯胺負(fù)載于石 墨烯上，提高了聚苯胺的分散性，避免聚苯胺的團(tuán)聚，同時(shí)將聚苯胺脫雜防止其與鋅粉接觸 使鋅氧化。
[0013] 本發(fā)明還提供了含有石墨烯/脫雜聚苯胺/鋅的高效防腐涂料的制備工藝：
[0014] 將石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料、鋅粉、環(huán)氧樹脂、填料、分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑、 增稠劑、殺菌劑和水?dāng)嚢?0-30min，混合均勻后，再加入著色顏料和流平劑攪拌均勻，即制 得含有石墨烯/脫雜聚苯胺/鋅的高效防腐涂料。
[0015] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明制得的含有石墨烯/脫雜聚苯胺/鋅的高效防腐 涂料可以起到化學(xué)防腐、物理防腐和電化學(xué)防腐三重功效，防腐性能極佳，適用范圍廣且廉 價(jià)無污染，同時(shí)涂料漆膜物理性能優(yōu)異且附著力好。其中添加的石墨烯是一種比表面積極 大且為獨(dú)特的二維片層結(jié)構(gòu)的新型碳材料，作為載體可以使聚苯胺均勻分散，不發(fā)生團(tuán)聚， 增大了聚苯胺與金屬基體的接觸面，它的加入也大大增加了涂層的物理性能；聚苯胺是一 種環(huán)保的防腐材料，它可以與金屬基體形成致密的氧化膜從而起到鈍化作用，防止基體氧 化；活潑金屬鋅的加入可以起到犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)作用，它會(huì)優(yōu)先被氧化從而保護(hù)了基 體，完善物理防腐和電化學(xué)防腐的不足；同時(shí)石墨烯具有優(yōu)異的電子傳遞能力，可以提高鋅 的保護(hù)效率，三者相輔相成起到協(xié)同作用，達(dá)到高效防腐性能。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下各實(shí)施例、對(duì)比例中所采用的原料品種具體為：
[0017] 環(huán)氧樹脂（HAD320-B，廣東尚拓新材料科技有限公司）；分散劑（TDA，常州光輝化 工有限公司）；潤(rùn)濕劑（LCN-088,常州光輝化工有限公司）；增稠劑（N0,常州光輝化工有限 公司）；殺菌劑（ZJ-234,上海中錦化學(xué)環(huán)保材料）；流平劑（HR-6602,東莞市鴻瑞化工有限 公司）；消泡劑（HR-3209,東莞市鴻瑞化工有限公司）；著色顏料（鈦白粉，常州納歐新材料 科技有限公司）；填料（云母粉，深圳市森藍(lán)拓科技有限公司）。
[0018] 實(shí)施例1
[0019] 按以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比各組分：
[0020] 環(huán)氧樹脂 50% 石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料 纖 鋅粉 著色顏料 4? 填料 m 分散劑 0.7% 潤(rùn)濕劑 Q:. 7% 增稠劑 1.0% 殺圍劑 0.5% 流平劑 0.4% 消泡劑 0.4% 水 余量
[0021] (1)配制含有苯胺的鹽酸溶液，加入300目石墨烯混合均勻后預(yù)冷至0°C，其中苯 胺濃度為〇· 2mol/L，鹽酸濃度為0· 3mol/L，石墨稀濃度為20mg/mL ;
[0022] (2)配制含有鹽酸的過硫酸銨水溶液，并預(yù)冷至0°C，其中，過硫酸銨濃度為 0· 2mol/L，鹽酸濃度為 0· 3mol/L ;
[0023] (3)將第一步得到的分散液加入反應(yīng)器中，勻速攪拌并緩慢向其滴加第二步配制 的溶液，控溫〇 °C反應(yīng)5h，過濾洗滌后放入0.1 mo 1/L的NaOH溶液中浸泡2h，過濾、洗滌、烘 干研磨至250目，制得石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料。
[0024] (4)將石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料、鋅粉、環(huán)氧樹脂、填料、分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡 劑、增稠劑、殺菌劑和水?dāng)嚢?0min，混合均勻后，再加入著色顏料和流平劑攪拌均勻，即制 得含有石墨烯/脫雜聚苯胺/鋅的高效防腐涂料。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 按以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比各組分：
[0027] 環(huán)氧樹脂 55% 石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料 10% 鋅粉 61 著色顏料 5% 填料 8% 分散劑 0.8% 潤(rùn)濕劑 0.8% 增稠劑 1.0% 殺菌劑 0.5% 流平劑 0.5% 消泡劑 0.5% 水 余量
[0028] (1)配制含有苯胺的鹽酸溶液，加入300目石墨烯混合均勻后預(yù)冷至8°C，其中苯 胺濃度為〇. 3mol/L，鹽酸濃度為0. 4mol/L，石墨稀濃度為30mg/mL ;
[0029] (2)配制含有鹽酸的過硫酸銨水溶液，并預(yù)冷至0°C，其中，過硫酸銨濃度為 0· 3mol/L，鹽酸濃度為 0· 4mol/L ;
[0030] (3)將第一步得到的分散液加入反應(yīng)器中，勻速攪拌并緩慢向其滴加第二步配制 的溶液，控溫〇°C反應(yīng)8h，過濾洗滌后放入0. 2mol/L的NaOH溶液中浸泡2h，過濾、洗滌、烘 干研磨至350目，制得石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料。
[0031] (4)將石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料、鋅粉、環(huán)氧樹脂、填料、分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡 劑、增稠劑、殺菌劑和水?dāng)嚢?0min，混合均勻后，再加入著色顏料和流平劑攪拌均勻，即制 得含有石墨烯/脫雜聚苯胺/鋅的高效防腐涂料。
[0032] 實(shí)施例3
[0033] 按以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比各組分：
[0034] 環(huán)氧樹脂 45% 石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料 8% 鋅粉 10% 著色顏料 3% 填料 5% 分散劑 0.6% 潤(rùn)濕劑 0.6% 增稠劑 0.8% 殺菌劑 0.5% 流平劑 0.3% 消泡劑 0.3% 水 余量
[0035] (1)配制含有苯胺的鹽酸溶液，加入250目石墨烯混合均勻后預(yù)冷至5°C，其中苯 胺濃度為〇· 5mol/L，鹽酸濃度為0· 6mol/L，石墨稀濃度為50mg/mL ;
[0036] (2)配制含有鹽酸的過硫酸銨水溶液，并預(yù)冷至5°C，其中，過硫酸銨濃度為 0· 5mol/L，鹽酸濃度為 0· 5mol/L ;
[0037] (3)將第一步得到的分散液加入反應(yīng)器中，勻速攪拌并緩慢向其滴加第二步配制 的溶液，控溫5°C反應(yīng)6h，過濾洗滌后放入0. lmol/L的NaOH溶液中浸泡4h，過濾、洗滌、烘 干研磨至250-350目，制得石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料。
[0038] (4)將石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料、鋅粉、環(huán)氧樹脂、填料、分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡 劑、增稠劑、殺菌劑和水?dāng)嚢?0min，混合均勻后，再加入著色顏料和流平劑攪拌均勻，即制 得含有石墨烯/脫雜聚苯胺/鋅的高效防腐涂料。
[0039] 實(shí)施例4
[0040] 按以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比各組分：
[0041 ] 環(huán)氧樹脂 石墨烯/脫雜聚苯胺復(fù)合材料 m 鋅粉 8% 著色顏料 4% 填料 10% 分散劑 0.4% 潤(rùn)濕劑 0.4% 增稠劑 0.5% 殺菌劑 0.5% 流平劑 0.2%