[发明专利]一种树状疏液石墨烯海洋防污防腐涂层材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种树状疏液石墨烯海洋防污防腐涂层材料及其制备方法。制备方法：1）氧化石墨烯的制备；2)炔基化氧化石墨烯的制备；3）采用点击化学(Click Chemistry)制备末端羟基化石墨烯；4）利用ATRP聚合法制备树状疏液石墨烯海洋防污防腐涂层材料。该方法简单，产率高，后处理简单。所制备的树状疏液石墨烯海洋防污防腐涂层材料具有较低的表面能，此外，可提高防腐涂层的防腐性能，具有一定的抗菌性能以及优异的力学性能。在海洋防污涂层以及海洋防腐涂层中具有较广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于海洋防污材料技术领域，涉及一种树状疏液石墨烯海洋防污防腐涂层材料及其制备方法。

背景技术

海洋生物污损是指海洋微生物、植物、动物在被海水浸没的设施表面不断粘附、繁殖而形成的生物污垢，它对船舰等设施带来的危害主要体现在以下两个方面：一是增加船体自重和摩擦阻力，增加燃料消耗量和二氧化碳排放量，从而增加了能源消耗并加剧全球温室效应；另一方面是加速船体腐蚀，缩短其使用寿命。实际上，海洋防污是关于能源、环境、国防等负面的重要问题，解决海洋生物污损主要方法就是使用防污防腐涂料，其中关键材料就是高分子树脂。由于传统海洋防污防腐涂料会破坏生态平衡，对环境造成污染，因此，环境友好型防污涂层是防污涂层的主要发展方向，与自抛光防污涂层相比，低表面能疏液防污涂层对海洋环境更友好，性价比更高。

众所周知，防止金属腐蚀是全球性难题，尤其在天然电解质的海水下，海洋设备的腐蚀更是关于国防、经济等重大问题。一般防腐蚀的方法就是给金属上漆，隔绝金属与空气和水的接触，这种方法只能达到短时间内金属不被腐蚀，需要定期维护，且有一定的局限性，因此针对此问题的有效解决途径是对设备表面进行防腐涂层保护。近年来，因石墨烯具有高长径比、优异的疏水、导电、导热和化学稳定性能以及作为碳质固体材料的基本结构单元，石墨烯的防腐性能及石墨烯基复合涂层材料的发展成为金属防护领域的研究热点。如常州第六元素研究院报道，石墨烯纳米片可以明显提高环氧树脂涂层的耐盐雾性能，在含20wt%Zn 粉环氧涂层中，仅添加 1wt% 石墨烯就可将其耐盐雾性能从 48h 提高到 2500h，说明石墨烯可极大提高环氧树脂的防腐性能，并有望作为新型腐蚀抑制剂降低传统环氧富锌底漆（锌粉固含量约 80wt%）中的锌含量，提高树脂的粘结力和致密度(沈海斌，刘琼馨，瞿研，石墨烯在涂料领域中的应用[J]，涂料技术与文摘，2014（35）：20-23)。黄坤等对比研究石墨烯环氧涂层、炭黑环氧涂层、富锌环氧涂层和玻璃鳞片环氧涂层的导电与防腐性能。发现石墨烯在环氧树脂中含量为 0.5%-1.5% 时，石墨烯环氧涂层不仅耐盐雾性能好，还显示出优异的耐酸（10%HCl溶液）、耐碱（10%NaOH溶液）和耐盐（10%NaCl溶液）性能（黄坤，曾宪光，裴高峰，张敬雨，石超，石墨烯/环氧复合导电涂层的防腐性能研究[J]，涂料工业，2015，（45）：17-21）。

近年来发展起来的点击化学(Click Chemistry)与原子转移自由基聚合（ATRP）相结合的方法，为解决涂层防污防腐问题提供了一种新的可能。点击化学具有一定的专一性，反应条件温和，反应过程受到的干扰小，能在水中或各种有机溶剂中发生，产物杂质少，易纯化，操作简单，因此得到广泛关注。ATRP是当前被广泛使用的“活性”/可控自由基聚合技术，反应条件温和，分子设计能力强，其核心优势是能实现聚合物分子结构及分子量与分子量分布的可控性。将点击化学(Click Chemistry)与原子转移自由基聚合（ATRP）相结合，在保证材料的疏液性和石墨烯固有的优点的同时，还可以克服其他聚合反应的不足以及目前海洋防污腐涂层材料制备过程性能调控因素单一的缺点，极大的加强了对聚合物结构和性能的可调性。

发明内容

本发明目的是提供一种树状疏液石墨烯海洋防污防腐涂层材料制备方法，通过点击化学(Click Chemistry)与ATRP聚合法相结合，得到树状疏液石墨烯海洋防污防腐涂层材料，该防污防腐涂层材料具有较好的防污性能、可提高防腐涂层的防腐性能、具有优异的力学性能、提高石墨烯的与有机聚合物的相容性，该方法简单，产率高，后处理简单。