一種聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合防腐涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種防腐涂料，特別是涉及一種聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合防腐涂料 及其制備方法，屬于新型復合材料與功能涂料領域。
【背景技術】
[0002] 金屬腐蝕是金屬材料受周圍環(huán)境作用發(fā)生化學或者電化學反應，從而導致金屬材 料性能被破壞的現(xiàn)象。因此為了減少甚至阻止金屬腐蝕，人們采用陰極保護法、涂層法來保 護金屬。目前最常見、最便捷、最有效的方法之一是在金屬表面涂覆一層防腐蝕涂料，隔絕 外界環(huán)境與金屬表面接觸，從而達到金屬防腐的目的。目前在石油行業(yè)、電力行業(yè)、以及基 礎建設等領域對于防腐涂料需求日益增長。
[0003] 導電高分子之一的聚苯胺作為一種新型防腐材料，能提高金屬腐蝕電位，傳導腐 蝕過程中形成的電子，阻礙電子向氧化物質傳遞，在金屬表面形成鈍化層，減緩金屬的腐 蝕。石墨烯是目前世界上最薄的二維材料，它熱穩(wěn)定性好、導電性優(yōu)異、硬度高等優(yōu)點使其 在可以應用在涂料中。中國發(fā)明專利申請CN102604533A與CN104910752A公布了基于聚苯胺 與石墨烯復合材料的防腐涂料及制備方法。兩項發(fā)明均認為石墨烯有利于提高漆膜物理防 腐性能，而負載在石墨烯的聚苯胺可以提供電化學防腐性，二者的協(xié)同作用使得該涂料具 有良好的金屬防腐性能。然而在上述專利中，石墨烯沒有得到進一步的處理，其在分散過程 中容易發(fā)生團聚、重堆疊影響自身性能的發(fā)揮。另一方面這些涂料在日常使用過程中，不可 避免地會發(fā)生各種摩擦磨損，導致金屬基底表面涂料的破壞與脫落。因此現(xiàn)有的防腐涂料 效果一般，非常有必要開發(fā)一種新型防腐涂料。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有物理與電化學雙重防腐、物理性能好、綜合性能 優(yōu)良的聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合防腐涂料及其制備方法。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合防腐 涂料，由以下組分構成，
[0006] 環(huán)氧樹脂40-60,聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料5-10,固化劑10-30,增塑劑1-5， 消泡劑1-5，溶劑20-40，按質量百分比計。
[0007] 按上述方案，所述的聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料的制備方法是：
[0008] 1)將0.5-lg碳化硅加入十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散5-30分鐘后加入苯 胺，在〇-4°C攪拌混合均勾，十二烷基苯磺酸鈉濃度為20-50mg/mL，苯胺濃度為0.1-0.5mol/ L；
[0009] 2)配置pH=l_4的含有氧化劑的水溶液，冷卻至0_4°C，所述氧化劑為氯化鐵、硝酸 鐵、或過硫酸銨，氧化劑與苯胺的摩爾比為3:1-1:2;
[0010] 3)將步驟1)與步驟2)的溶液混合，在0-4°C下攪拌反應4-12小時，過濾、洗滌、干 燥，得到聚苯胺/碳化硅復合材料；
[0011] 4)將聚苯胺/碳化硅復合材料分散在水中，配制聚苯胺/碳化硅復合材料重量含量 為0.5-10%的懸浮液，將懸浮液在攪拌下滴加到濃度為0.5-5mg/mL的氧化石墨稀水溶液， 滴加完成后過濾、干燥即得到氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料；
[0012] 5)將氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料置于水合肼中，在70-95°C下還原反應 12-24小時，過濾、洗滌、干燥，得到聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料。
[0013] 所述的聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合防腐涂料的制備方法，其特征在于：
[0014] 1)將0.5-lg碳化硅加入十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散5-30分鐘后加入苯 胺，在〇-4°C攪拌混合均勾，十二烷基苯磺酸鈉濃度為20-50mg/mL，苯胺濃度為0.1-0.5mol/ L；
[0015] 2)配置pH=l-4的含有氧化劑的水溶液，冷卻至0-4°C，所述氧化劑為氯化鐵、硝酸 鐵、或過硫酸銨，氧化劑與苯胺的摩爾比為3:1-1:2;
[0016] 3)將步驟1)與步驟2)的溶液混合，在0_4°C下攪拌反應4-12小時，過濾、洗滌、干 燥，得到聚苯胺/碳化硅復合材料；
[0017] 4)將聚苯胺/碳化硅復合材料分散在水中，配制聚苯胺/碳化硅復合材料重量含量 為0.5-10%的懸浮液，將懸浮液在攪拌下滴加到濃度為0.5-5mg/mL的氧化石墨稀水溶液， 滴加完成后過濾、干燥即得到氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料；
[0018] 5)將氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料置于水合肼中，在70-95°C下還原反應 12-24小時，過濾、洗滌、干燥，得到聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料；
[0019] 6)將聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料加入含有環(huán)氧樹脂的溶劑中，攪拌分散均 勻，進而加入固化劑、增塑劑和消泡劑后再攪拌10-30分鐘，得到聚苯胺/碳化硅/石墨烯復 合防腐涂料。
[0020] 按上述方案，所述的環(huán)氧樹脂為環(huán)氧樹脂E51、環(huán)氧樹脂E44、環(huán)氧樹脂E42、環(huán)氧樹 月旨E35或環(huán)氧樹脂E31。
[0021] 按上述方案，所述的固化劑為聚酰胺固化劑或聚醚胺固化劑。
[0022] 按上述方案，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯。
[0023] 按上述方案，所述的消泡劑為氟娃酮類Airex931，氟娃酮類Airex932或有機改性 聚硅氧烷Airex962 〇
[0024] 按上述方案，所述的溶劑為甲苯、二甲苯、正丁醇或N-甲基吡咯烷酮。
[0025] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下突出效果：
[0026] 1)十二烷基苯磺酸鈉水溶液有利于碳化硅的分散，從而實現(xiàn)聚苯胺對碳化硅的有 效包埋;2)聚苯胺/碳化硅復合材料表面的苯胺基團呈現(xiàn)正電性，能與帶有負電性的氧化石 墨烯在靜電作用下發(fā)生自組裝，實現(xiàn)氧化石墨烯緊緊包覆在聚苯胺/碳化硅復合材料表面， 最終還原后得到聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料，解決石墨烯在復合材料制備中難以加工 分散的難題;3)復合材料中的聚苯胺與石墨烯具有良好的導電性，可以起到防腐的效果，碳 化硅硬度高、熱穩(wěn)定性高，可增強涂料性能，三者協(xié)同作用使得該涂料具有優(yōu)良的防腐性 能;4)生產(chǎn)工藝成熟，操作簡單，無需復雜設備，易于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0027] 為了更好的理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的 內容不僅僅局限于下面的實施例。
[0028] 實施例1:
[0029]按質量比百分比計由以下組分構成，環(huán)氧樹脂E51為50,聚苯胺/碳化硅/石墨烯復 合材料為5，聚酰胺固化劑為15，增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯為2，消泡劑氟硅酮類Airex931為 1，溶劑N-甲基吡咯烷酮為27。
[0030] 1)將0.5g碳化娃加入十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散10分鐘后加入苯胺， 在0°C攪拌混合均勾，十二烷基苯磺酸鈉濃度為20mg/mL，苯胺濃度為0.15mol/L;
[0031] 2)配置pH=l的含有氯化鐵的水溶液，冷卻至0°C，氯化鐵與苯胺的摩爾比為1.5: 1;
[0032] 3)將步驟1)與步驟2)的溶液混合，在0°C下攪拌反應8小時，過濾、洗滌、干燥，得到 聚苯胺/碳化硅復合材料；
[0033] 4)將聚苯胺/碳化硅復合材料分散在水中，配制聚苯胺/碳化硅復合材料重量含量 為1 %的懸浮液，將懸浮液在攪拌下滴加到濃度為0.5mg/mL的氧化石墨稀水溶液，滴加完成 后過濾、干燥即得到氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料；
[0034] 5)將氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料置于水合肼中，在95°C下還原反應12小 時，過濾、洗滌、干燥，得到聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料。
[0035] 6)將聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料加入含有環(huán)氧樹脂E51的N-甲基吡咯烷酮 中，攪拌分散均勻，進而加入聚酰胺固化劑、增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯和消泡劑氟硅酮類 Airex931后再攪拌15分鐘，得到聚苯胺/碳化娃/石墨稀復合防腐涂料。
[0036] 實施例2:
[0037]按質量比計由以下組分構成，環(huán)氧樹脂E44為45,聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料 為8,聚酰胺固化劑為18,增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯為5,消泡劑氟硅酮類Airex932為1，溶劑 正丁醇為23。
[0038] 1)將0.6g碳化娃加入十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散15分鐘后加入苯胺， 在2°C攪拌混合均勾，十二烷基苯磺酸鈉濃度30mg/mL，苯胺濃度為0.3mol/L;
[0039] 2)配置pH=2的含有硝酸鐵的水溶液，冷卻至2°C，硝酸鐵與苯胺的摩爾比為1:1;
[0040] 3)將步驟1)與步驟2)的溶液混合，在2°C下攪拌反應12小時，過濾、洗滌、干燥，得 到聚苯胺/碳化硅復合材料；
[0041 ] 4)將聚苯胺/碳化硅復合材料分散在水中，配制聚苯胺/碳化硅復合材料重量含量 為5 %的懸浮液，將懸浮液在攪拌下滴加到濃度為4mg/mL的氧化石墨稀水溶液，滴加完成后 過濾、干燥即得到氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料；
[0042] 5)將氧化石墨烯包覆聚苯胺/碳化硅材料置于水合肼中，在90°C下還原反應18小 時，過濾、洗滌、干燥，得到聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料。
[0043] 6)將聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料加入含有環(huán)氧樹脂E44的溶劑中，攪拌分散 均勻，進而加入聚酰胺固化劑、增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯和消泡劑氟硅酮類Airex932后再 攪拌20分鐘，得到聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合防腐涂料。
[0044] 實施例3:
[0045] 按質量比計由以下組分構成，環(huán)氧樹脂E42為60,聚苯胺/碳化硅/石墨烯復合材料 為8，聚醚胺固化劑為10，增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯為4，消泡劑有機改性聚硅氧燒Airex962 為1，溶劑二甲苯為17。