[发明专利]一种基于聚吡咯/石墨烯复合材料的水性碳钢表面处理剂

说明书

本发明公开了一种基于聚吡咯/石墨烯复合材料的水性碳钢表面处理剂，属于金属表面处理技术领域。该水性碳钢表面处理剂，其组分及质量百分比为：聚吡咯/石墨烯复合材料，0.02～0.15％；有机树脂，15～25％；无机缓蚀剂，0～0.4％；pH调节剂，适量；余量为去离子水；所述各组分含量均为固体成分占表面处理剂的百分含量；所述表面处理剂的pH值为5～8；所述聚吡咯/石墨烯复合材料为苯乙烯‑马来酸酐共聚物功能化石墨烯稳定的聚吡咯水分散液。本发明制备的水性碳钢表面处理剂通过将稳定的聚吡咯/石墨烯水分散液与有机树脂复合，并添加无机缓蚀剂复配而成，可作用于碳钢表面形成一层具有优异耐腐蚀性的保护皮膜。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种提高碳钢表面耐腐蚀性的环保型表面处理剂。

背景技术

碳钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。但是，相比于铜、铝和不锈钢等自身具有钝化功能的金属来说，碳钢自身的钝化效果很差，特别是在溶液或湿热的大气环境当中很容易被腐蚀。因此对碳钢的腐蚀防护研究具有非常重要的意义。传统的腐蚀防护措施有电化学保护法、金属保护层法、缓蚀剂法等，在众多腐蚀防护技术中，金属表面有机涂层保护由于其经济性、实用性及应用广泛性，受到广泛关注。

聚吡咯是一种C、N五元杂环共轭的导电高分子材料，能够减缓金属的腐蚀，增强金属的防腐性能，在防腐领域有广阔的应用前景。然而，聚吡咯难溶于有机溶剂，也不易分散于水体系中，加工性能差，常需要对其进行改性，或者与其他材料复合，从而改善其性能。石墨烯是一种二维纳米结构的片层材料，可以作为填料用于防腐涂料当中，利用石墨烯片层之间的堆叠可以提高防腐涂层的防渗透能力，阻碍氧气和腐蚀介质的渗透，有效地把金属与腐蚀介质分开，提高涂层的耐腐蚀性能。但由于石墨烯易于堆积，其表面强的疏水性使其难以均匀分散在水性树脂中，因此常采用的多是溶剂型体系或氧化石墨烯。石墨烯虽被作为填料用于防腐涂料中，但未能完全发挥单层石墨烯的防腐效果。碳钢表面水性处理剂对体系稳定性要求较高，因此聚吡咯及石墨烯在水体系中的分散稳定性显得尤为重要。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种基于聚吡咯/石墨烯复合材料的水性碳钢表面处理剂，以期该水性碳钢表面处理剂通过将稳定的聚吡咯/石墨烯水分散液与有机树脂复合，并添加无机缓蚀剂复配而成，可作用于碳钢表面形成一层具有优异耐腐蚀性的保护皮膜。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明一种基于聚吡咯/石墨烯复合材料的水性碳钢表面处理剂，其组分及质量百分比为：聚吡咯/石墨烯复合材料，0.02～0.15％；有机树脂，15～25％；无机缓蚀剂，0～0.4％；pH调节剂，适量；余量为去离子水。所述各组分含量均为固体成分占表面处理剂的百分含量。所述表面处理剂的pH值为5～8。

所述有机树脂为丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯树脂和水性有机硅氧烷改性树脂的一种或两种以上的混合物。

所述无机缓蚀剂为钒酸盐、钼酸盐、磷酸的一种或两种以上的混合物。

所述pH调节剂为醋酸或氨水。

所述聚吡咯/石墨烯复合材料为苯乙烯-马来酸酐共聚物功能化石墨烯稳定的聚吡咯水分散液。

所述的聚吡咯/石墨烯复合材料水分散液的制备方法是：

a.苯乙烯-马来酸酐共聚物功能化石墨烯水分散液的制备：