[发明专利]一种基于聚苯胺与石墨烯复合材料的防腐涂料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种防腐涂料。本发明也涉及一种防腐涂料的制备方法。

背景技术

具有鳞片状结构的云母粉、铝粉、玻璃薄片等由于可以使防腐涂层的渗透性能降低，从而起到物理防腐的作用，因此常被作为填料应用于防腐涂料中，例如(中国专利号ZL91111830.6)提出了玻璃鳞片防腐涂料的制备方法。然而由于这种薄片结构仅能提供物理防腐，达不到理想的防腐效果，因此常和铬酸盐等具有电化学防腐的颜料同时使用来提高涂料的防腐作用。近些年来，具有氧化还原电位聚苯胺被发现可以使金属表面钝化，因此可以代替铬系和铅系防腐填料添加到防腐涂料中实现电化学防腐，刘福春等人(中国专利号：101643619B)将铝粉、玻璃薄片等通过聚苯胺改性，制备了同时具有物理防腐和电化学防腐功能的防腐涂料，不仅显著提高了涂料的防腐性能，而且避免了有毒的铬酸盐的使用。

石墨烯(graphene)是近些年新发现的由单层碳原子紧密堆积成的具有二维片层结构的一种碳质新材料，石墨烯具有优异的电性能和高的径厚比(＞200)以及薄的片层结构(＜1nm)，因此可以设想具有比目前常用的云母粉、铝粉、玻璃薄片等具有更优良的物理防腐作用。因此如果将聚苯胺负载在石墨烯表面并将其作为填料将同时提供优良物理防腐和化学防腐，从而显著提高涂料的防腐性能，相关方面的研究尚未见诸报道。

发明内容

本发明目的是提供一种具有优良的金属腐蚀防护性能的基于聚苯胺与石墨烯复合材料的防腐涂料。本发明的目的还在于提供一种制备工艺简单、成本低、易于实现工业化生产的基于聚苯胺与石墨烯复合材料的防腐涂料的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的基于聚苯胺与石墨烯复合材料的防腐涂料以重量分数计由以下组分构成：成膜物质20-90；聚苯胺与石墨烯复合材料0.1-20；颜料1-10；填料1-10；防流挂剂0.1-3；分散剂0.1-4；流平剂0.01-2；消泡剂0.01-2；溶剂1-50。

所述的成膜物质是醇酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、氟碳树脂、氯化橡胶、氯化乙烯、过氯乙烯树脂或聚氨酯树脂中的任意一种。

所述的颜料是涂料常用的颜料，如钛白粉、氧化锌、氧化铁红或酞菁绿等其中的任意一种。

所述的填料是涂料常用的填料，如碳酸钙、滑石粉、石英砂重晶石粉等其中的任意一种。

所述的溶剂是制备涂料中常用的溶剂，如甲苯、二甲苯、丁醇、丁酮或环己酮等等任意一种或两种以上的混合物。

所述的聚苯胺与石墨烯复合材料是一种中间为石墨烯或者氧化石墨烯，表面为聚苯胺纳米颗粒的的片层三明治结构，聚苯胺与石墨烯或者氧化石墨烯的质量比为0.1-500∶1。

所述的防流挂剂是蒙托土、膨润土、高岭土、气相二氧化硅之一或两者以上的任意比例混合物。

所述分散剂、流平剂、消泡剂是涂料常用的助剂。分散剂如德国毕克化学公司的Disperbyk163，Disperbyk 111，Disperbyk 115，Disperbyk 192，Disperbyk 191，Disperbyk 190等，流平剂如德国毕克化学公司的BYK-353，BYK-354，BYK-355，BYK-331等，消泡剂如德国毕克化学公司的BYK-053，BYK-065，BYK-055，BYK-053等。

本发明的基于聚苯胺与石墨烯复合材料的防腐涂料的制备方法按如下步骤进行：

(1)聚苯胺与石墨烯复合材料的制备

1)配制含有苯胺、盐酸的氧化石墨烯或石墨烯的分散液，其中苯胺浓度为0.01-1mol/L，盐酸浓度为0.01-0.2mol/L，氧化石墨烯或石墨烯的浓度为0.01-10mg/mL，搅拌均匀后预冷至0-10℃；

2)配制含有盐酸的氧化剂的水溶液，其中溶液中的氧化剂的浓度为0.01-1mol/L，并将其预冷至0-10℃，盐酸浓度为0.01-0.2mol/L，氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钾；

3)将含有盐酸的氧化剂的水溶液在搅拌下缓慢滴入含有苯胺、盐酸的氧化石墨烯或石墨烯的分散液中，在0-10℃反应0.5-10h，离心、过滤、洗涤烘干后研磨至小于200目，其中含有苯胺、盐酸的氧化石墨烯或石墨烯的分散液与含有盐酸的氧化剂的水溶液的体积比为1∶1；

(2)将分散剂、流平剂、消泡剂、防流挂剂、颜料、填料加入到成膜物质和溶剂中，搅拌10-120min，然后进行研磨，细度小于60微米后出料；