一種基于石墨烯雜化材料的防腐涂料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于防腐涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種包含石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材 料的防腐涂料。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬腐蝕是金屬材料受周圍介質(zhì)化學(xué)或者電化學(xué)作用而被破壞的現(xiàn)象，其給國(guó)民 經(jīng)濟(jì)造成了巨大損失。因此為了減少金屬腐蝕所帶來的損失，人們采取了很多措施，如陰極 保護(hù)法、涂層法等等。目前最常見、最便捷、也是最有效的方法就是在金屬表面涂覆防腐蝕 涂料，以隔絕腐蝕介質(zhì)與金屬表面接觸，從而達(dá)到防腐效果。現(xiàn)有的防腐涂料污染較大且防 腐效果一般，因此開發(fā)一種新型防腐涂料十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種具有物理防腐和電化學(xué)防腐雙重功效的涂料及制備方法。本發(fā) 明采用的石墨烯/聚苯胺具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，可以起到防腐屏障的作用；采用的凹凸棒土 載體在我國(guó)儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，從而節(jié)約了防腐涂料的生產(chǎn)成本；本發(fā)明制備的防腐涂料 環(huán)保性能優(yōu)秀、工藝簡(jiǎn)單且易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種石墨烯/聚苯胺/凹凸棒 土復(fù)合材料防腐涂料，防腐涂料按重量百分含量由以下組分構(gòu)成：
[0005] 聚氨酯50-80%、石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料1-20%、著色顏料1-10%、 填料1-10%、分散劑〇? 1-3%、流平劑0? 1-1 %、消泡劑0? 1-1%、水1-40%。
[0006] 其中，上述石墨稀/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料的制備方法為：
[0007] (1)配制含有苯胺、硫酸的石墨烯分散液，其中苯胺濃度為0? 3-0. 5mol/L，硫酸濃 度為0. 4-0. 6mol/L，石墨稀濃度為10_50mg/mL，攪拌均勾后預(yù)冷至0_5°C，
[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1:5-7混合均勻后，加入到含有濃硫酸與濃磷酸 的反應(yīng)器中，40-50°C攪拌反應(yīng)10_12h，再加入冰水和過氧化氫冷卻至室溫，離心、過濾、洗 滌后配成l-l〇mg/mL氧化石墨烯溶液，加入水合肼以及氨水，85-95°C反應(yīng)4-6h，離心、過 濾、洗滌、烘干研磨至150-300目，制得石墨烯；
[0010] (2)配制含有硫酸的過硫酸銨水溶液，并預(yù)冷至0-5°C，其中，過硫酸銨濃度為 0? 3-0. 5mol/L，硫酸濃度為 0? 4-0. 6mol/L;
[0011] (3)將凹凸棒土充分分散于去離子水中，制得質(zhì)量濃度為3-5g/100mL的漿體，向 該漿體中加入步驟（1)中得到的分散液，攪拌均勻后，再于攪拌狀態(tài)下，加入步驟（2)中得 到的過硫酸銨水溶液，在0-5°C反應(yīng)3-4h，過濾、洗滌、烘干研磨至150-300目，制得石墨烯 /聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料，
[0012] 其中，步驟（1)中的分散液、步驟（2)中的過硫酸銨水溶液、凹凸棒土漿體體積比 為 1:0. 9-1. 1:0. 9-1. 1，
[0013] 上述制備的石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料中，聚苯胺包覆凹土之后再負(fù)載 于石墨烯上，由于凹凸棒土的介入，不僅有效避免了聚苯胺的團(tuán)聚；并且促進(jìn)了石墨烯/聚 苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料整體在涂料中的分散性。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種上述石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料防腐涂料的制備工 乙：
[0015] 將石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料、聚氨酯、填料、分散劑、消泡劑和水?dāng)嚢?10-20min，混合均勻后，再加入著色顏料和流平劑攪拌均勻，即制得石墨烯/聚苯胺/凹凸 棒土復(fù)合材料的防腐涂料。
[0016] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明制得的石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料的防 腐涂料可以起到電化學(xué)防腐和物理防腐雙重功效，其中石墨烯和聚苯胺都具有優(yōu)良的導(dǎo)電 性能，二者結(jié)合在可以起到協(xié)同作用，達(dá)到1+1>2的效果，同時(shí)凹凸棒土的介入，可以使石 墨烯、聚苯胺均勻分布在涂料內(nèi)部，不易沉積、流掛和形成魚眼；此外凹凸棒土具有良好的 耐候性和環(huán)保性且廉價(jià)易得，大大降低了涂料成本，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0017]圖1為實(shí)施例1制備的石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料的XRD圖。
[0018] 圖2為實(shí)施例1制備的石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料的TEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下各實(shí)施例、對(duì)比例中所采用的原料品種具體為：
[0020] 聚氨酯（PU806,泰興市中紡助劑廠）；分散劑（HT-5027,南通市晗泰化工有限公 司）；流平劑（SN-612,日本諾普科助劑有限公司）；消泡劑（T-7511，廣州市萬成環(huán)?？萍?有限公司）。著色顏料（鈦白粉，廊坊市奇彩顏料有限公司）；填料（滑石粉，涼山州錫成新 材料股份有限公司）。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 按以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比各組分：
[0023] 聚氨酯 50% 石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料 4% 著色顏料 3% 填料 3% 分散劑 0.6% 流平劑 0.2% 消泡劑 0.2% 水 余量
[0024] (1)配制含有苯胺、硫酸的石墨烯分散液，其中苯胺濃度為0.3mol/L，硫酸濃度為 0. 4mol/L，石墨稀濃度為10mg/mL，攪拌均勾后預(yù)冷至0°C;
[0025] (2)配制含有硫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，硫酸濃度為 0? 4mol/L;
[0026] (3)將凹凸棒土充分分散于去離子水中，制得質(zhì)量濃度為3g/100mL的漿體，向該 漿體中加入步驟（1)中得到的分散液，攪拌均勻后，再于攪拌狀態(tài)下，加入步驟（2)中得到 的過硫酸銨水溶液，在〇°C反應(yīng)4h，過濾、洗滌、烘干研磨至150目，制得石墨烯/聚苯胺/ 凹凸棒土復(fù)合材料，
[0027] 其中，步驟（1)中的分散液、步驟（2)中的過硫酸銨水溶液、凹凸棒土漿體體積比 為 1:1:1，
[0028]圖1為本實(shí)施例中制備的石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料的XRD圖，從圖中可 以看出：圖中2 0在8. 34°、19. 78°、24. 16°、27. 40°、35. 2°為凹凸棒土的特征峰，2 0 在20. 72°、25. 20°為聚苯胺的特征峰，2 0在26. 64°、61. 63°為石墨烯的特征峰，說明 本發(fā)明方法制備的為石墨稀/聚苯胺/凹凸棒土三元復(fù)合材料；
[0029]圖2為本實(shí)施例中制備的石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料的TEM圖，從圖中 可以看出：薄片狀的石墨烯上分布著棒狀的凹凸棒土，且在凹凸棒土上有黑色的陰影為包 覆的聚苯胺，說明本發(fā)明方法制備的石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土三元復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)達(dá)到 了預(yù)期效果；
[0030] (4)將上述石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料、聚氨酯、填料、分散劑、消泡劑和 水?dāng)嚢鑜〇min，混合均勻后，再加入著色顏料和流平劑攪拌均勻，即制得石墨烯/聚苯胺/凹 凸棒土復(fù)合材料的防腐涂料。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 按以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比各組分：
[0033] 聚氨酯 S5:% 石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料 5% 著色顏料 4% 填料 4,5.% 分散劑 0.9% 流平劑 0.3% 消泡劑 0.3%: 水 余量
[0034] (1)配制含有苯胺、硫酸的石墨烯分散液，其中苯胺濃度為0.35mol/L，硫酸濃度 為0. 45mol/L，石墨稀濃度為20mg/mL，攪拌均勾后預(yù)冷至0°C;
[0035] (2)配制含有硫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? 35mol/L，硫酸濃度為 0? 45mol/L;
[0036] (3)將凹凸棒土充分分散于去離子水中，制得質(zhì)量濃度為3. 5g/100mL的漿體，向 該漿體中加入步驟（1)中得到的分散液，攪拌均勻后，再于攪拌狀態(tài)下，加入步驟（2)中得 到的過硫酸銨水溶液，在0°C反應(yīng)4h，過濾、洗滌、烘干研磨至200目，制得石墨烯/聚苯胺 /凹凸棒土復(fù)合材料，
[0037] 其中，步驟（1)中的分散液、步驟（2)中的過硫酸銨水溶液、凹凸棒土漿體體積比 為 1:1:0.9 ;
[0038] (4)將上述石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料、聚氨酯、填料、分散劑、消泡劑和 水?dāng)嚢?5min，混合均勻后，再加入著色顏料和流平劑攪拌均勻，即制得石墨烯/聚苯胺/凹 凸棒土復(fù)合材料的防腐涂料。
[0039] 實(shí)施例3
[0040] 按以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比各組分：
[0041 ] 聚氨酯 ?。?石墨烯/聚苯胺/凹凸棒土復(fù)合材料 6%
[0042] 著色顏料 5% 填料 6% 分散劑 1.2% 流平劑 0.4% 消泡劑 0,4% 水 余量
[0043] (1)配制含有苯胺、硫酸的石墨烯分散液，其中苯胺濃度為0.4mol/L，硫酸濃度為 0. 5mol/L，石墨稀濃度為30mg/mL，攪拌均勾后預(yù)冷至1°C;
[0044] (2)配制含有硫酸的過硫酸銨水溶液，并預(yù)冷至1°C，其中，過硫酸銨濃度為 0? 4mol/L，硫酸濃度為 0? 5mol/L;
[0045] (3)將凹凸棒土充分分散于去離子水中，制得質(zhì)量濃度為4g/1