[发明专利]一种耐高温石墨烯防腐涂层及其制备方法

说明书

本发明的公开了一种耐高温的石墨烯防腐涂层及其制备方法。本发明提供的涂层中按质量比计氧化物含量20‑50份，水玻璃20‑50份，助剂1‑10份，石墨烯0.5‑5份。本发明还提供了该种涂层的制备方法。本发明的耐高温防腐涂层的制备方法简单方便，石墨烯在溶剂中分散均匀，提高了涂层的防腐性和导热性，使涂覆有此涂层的器件即使在高腐蚀环境中工作也可以快速散热，保证器件可以在高温高腐蚀环境中长时间稳定工作。针对目前石墨烯涂层以高分子材料为主，普遍使用温度在200℃以下的情况，本发明的涂层是一种全无机组分的涂层，可以耐受盐雾实验96个小时以上，并且稳定长时间工作在500℃的环境中，其热导率200W·(mK)^‑1；可应用于电子、电器、航空、石油化工等行业。

技术领域

本发明涉及涂层技术领域，尤其是涉及一种耐高温石墨烯防腐涂层及其制备方法

背景技术

腐蚀渗透到各行各业，且每时每刻都在发生，尤其是在高温高腐蚀环境下，不仅给人类带来经济上的极大损失，有时甚至危及人身安全。为了防止和减缓腐蚀，在生产实践和科学实验中开发了许多防腐蚀方法，其中以涂涂层保护最为方便经济，因而获得了广泛的应用。

石墨烯可以看作是被剥离的石墨单片层，只有一个碳原子层的厚度(0.35nm)，碳原子之间成六角环形排列，每个碳原子通过σ键与其他三个碳原子紧密相连，C-C键使得石墨烯具有优异的力学性质。

石墨烯具有的特殊片层状结构，可以像鳞片状的云母、铝粉、玻璃薄片等作为填料应用于防腐涂层中。石墨烯的片层状结构，可以增加腐蚀介质在涂层中的渗透流程，从而达到对金属材料的防腐功能，这一过程被称为石墨烯的“迷宫效应”。

石墨烯具有稳定的sp2杂化结构，使其能在金属与活性介质间形成物理阻隔层，阻止扩散渗透的进行。有研究报道石墨烯制备的微小密封“气球”能有效阻碍气体分子通过，即使H原子也很难通过。而且，石墨烯具有良好的热稳定性和化学稳定性，在高温600℃或具有腐蚀性的环境中也能保持相对稳定。

石墨烯作为二维sp2键杂化的单层碳原子晶体，其低维结构可显著削减晶界处声子的边界散射，并赋予其特殊的声子模式，表现出更优异的导热特性，实验测试其导热系数高达5300W·(mK)^-1，已超越碳纳米管、石墨等碳同素异形体的极限，更远超银和铜等金属材料，在强化传热领域优势显著。由于石墨烯本身的疏水及静电特性，它在复合材料中极易团聚，这会抑制石墨烯的热学性能。因此，如何提高石墨烯在水性涂层浆料中的分散性是制备石墨烯涂层的一个关键问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有石墨烯涂层的一些缺点和不足,采用简便的方式，实现石墨烯在耐高温防腐涂层中的重要作用。

实现本发明的技术方案如下：

一种耐高温石墨烯防腐涂层，按照质量比计涂层浆料由以下组分组：氧化物20-50份，水玻璃20-50份，助剂1-10份，石墨烯0.5-5份，去离子水0-5份。所述氧化物为纳米级分析纯氧化铝、氧化锆、氧化镁、二氧化硅、二氧化钛中的一种或多种的组合。

所述水玻璃为钾水玻璃或钠水玻璃，模数为2.3-2.6

所述助剂为消泡剂、表面活性剂中的一种或多种组合。

所述消泡剂为磷酸三丁酯，聚醚类等

所述表面活性剂为:聚乙二醇，吐温80等

所述石墨烯为本征态的石墨烯、氧化石墨烯、改型的功能化石墨烯或者其混合物。

所述改型的功能化石墨烯是表面含氨基、羟基或类似功能基团的石墨烯。

一种耐高温石墨烯防腐涂层的制备方法，包括以下步骤: