[发明专利]一种木质素/石墨烯基复合防腐涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明属于金属防腐涂层的制备技术领域，具体涉及一种木质素/石墨烯基复合防腐涂层及其制备方法与应用。该方法将羟基化的木质素溶液与石墨混合，超声剥离制备饱和的木质素/石墨烯分散液，然后与环氧树脂，水性固化剂和溶剂混合，制备得到木质素/石墨烯基复合防腐涂层。该方法采用可再生的生物质材料木质素，利用木质素的羟基化、两亲性及其与石墨烯之间的π‑π作用，可将疏水的石墨烯均匀的分散在水性环氧树脂中，由此得到的涂层，其石墨烯可层层阻隔腐蚀小分子的侵入，极大降低小分子的腐蚀路径，延缓基材的腐蚀速率。同时，该涂层兼具较好的热稳定性，将其用于金属及建材表面的防腐，表现出较好的容抗弧和较高的热解温度。

技术领域

本发明属于金属防腐涂层的制备技术领域，具体涉及一种木质素/石墨烯基复合防腐涂层及其制备方法与应用。

背景技术

由于环氧树脂涂层具有优异的耐腐蚀性，耐化学性，机械性能和较低的收缩率，因此其被广泛应用于汽车，船舶和油罐的防腐。近几十年来，环境污染问题的显现迫使研究人员开始关注环境友好的化学品。其中，利用水性环氧树脂涂料替代溶剂型环氧树脂涂料是一个重点发展方向。然而，固化后水性环氧树脂涂料中残留的亲水性基团或表面活性剂可形成极性通道，这加速了水的吸收和渗透，使涂层劣化并引发腐蚀。因此，水性环氧涂料通常存在闪锈，附着力差和耐水性差等缺点，严重限制了它们在金属防腐中的应用。

石墨烯由于具有优异的电学，力学和热学性能，尤其是良好的阻隔性能，可被用于水性树脂复合材料中以提高其防腐蚀性能。然而，由于具有高比表面积和强范德华力，石墨烯片容易聚集在一起，此外，石墨烯具有疏水性，在水性材料中更难以分散，这些原因都限制了其在水性树脂复合材料中的应用。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种木质素/石墨烯基复合防腐涂层的制备方法。该方法首先对木质素进行羟基化改性，然后与石墨混合，在水相中超声剥离石墨，得到饱和的木质素/石墨烯分散液，再与环氧树脂和水性固化剂混合，制备得到所述木质素/石墨烯基复合防腐涂层。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法得到的木质素/石墨烯基复合防腐涂层。该防腐涂层成本低、环境友好，具有较好的耐水性、热稳定性。

本发明的再一目的在于提供上述木质素/石墨烯基复合防腐涂层的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种木质素/石墨烯基复合防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)羟基化的木质素的制备：

将木质素溶解，得到木质素溶液，加入HBr溶液，在加热和搅拌条件下反应，冷却至室温，得到反应溶液，将反应溶液加至HCl溶液中，搅拌，离心，得到沉淀，然后对沉淀进行洗涤和干燥，得到羟基化的木质素；

(2)木质素/石墨烯分散液的制备：

将羟基化的木质素溶解于水中，得到浓度为0.5～2g/L的木质素分散液，加入石墨，超声，离心，得到含有木质素/石墨烯颗粒的溶液，过滤，得到木质素/石墨烯颗粒，洗涤，然后将木质素/石墨烯颗粒溶于水中，得到饱和的木质素/石墨烯分散液；

所述的加入石墨的量按木质素分散液：石墨＝25:1～100:1的质量份数配比；

(3)复合防腐涂层的制备：

将饱和的木质素/石墨烯分散液、水性固化剂、环氧树脂和溶剂混合均匀，得到涂层预备体，脱泡，涂覆在基底材料的表面，固化，得到所述的木质素/石墨烯基复合防腐涂层；

所述的涂层预备体中的饱和的木质素/石墨烯分散液与环氧树脂的质量比为1:5～1:8；

所述的涂层预备体中的环氧树脂与水性固化剂的质量比为5:2～5:2.25；