[发明专利]一种碳包覆氧化亚铜改性环氧树脂防腐性能材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一步法制备碳包覆氧化亚铜及其改性涂层防腐性能应用。本发明涉及的碳包覆氧化亚铜是以市售的氧化亚铜和无水醋酸铜为原料，利用葡萄糖为还原剂，在氮气保护下，在管式炉中，经过300‑800℃高温碳化的一步反应得到的。本发明的制备方法简单易行，制备的碳包覆氧化亚铜颗粒规整，尺寸较均匀，基本结构为正八面体。制备得到的碳包覆氧化亚铜简单掺杂改性环氧树脂涂层，显著提高涂层的耐腐蚀性，具有明显的缓蚀效果。

技术领域

本发明属于金属腐蚀防护领域，具体涉及一种碳包覆氧化亚铜改性环氧树脂防腐性能材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着我国开始大力发展蓝色海洋经济、海洋工程建设，包括海上平台设施海港设施等，蓝色经济也将迎来发展机遇期，但海洋严苛的腐蚀环境，使海洋装备设施长期遭受严重的腐蚀问题，严重制约了海洋的开发和利用。各行各业每年在腐蚀工作中投入的总成本也很高，所以腐蚀造成的危害越来越受到世界各国的重视。为了改善金属腐蚀失效的问题，做了大量的研究，通过尝试各种技术来减缓碳钢的腐蚀。目前防腐技术主要有通过向环境中添加缓蚀剂、阴极保护、金属表面涂层保护、使碳钢合金化和优化微观结构等。在这些方法中，涂层保护是最方便的腐蚀控制手段，有防护时间久，适用范围广，经济，并且可以增强金属的耐摩擦性能等优点。

海洋海水腐蚀主要是氯离子腐蚀，海洋氯离子可破坏金属氧化膜保护层，形成点蚀或坑蚀，对金属会出现晶间腐蚀。涂层保护可以长期耐住氯离子腐蚀，有效的保护金属等材质不被海水腐蚀。环氧树脂具有优良的力学性能、耐磨性能、耐蚀性能，并且与基体间具有较高的结合力，有效防止了水和气体的渗入，已广泛应用于海洋防腐涂层。

氧化亚铜的具有多种形貌，不同形貌的微纳米氧化亚铜的物化性质差异很大，目前已有文献报道成功合成了具有立方体、多面体、纳米棒、纳米线、纳米笼、空心球等结构的氧化亚铜。这些方法虽然实现了不同形貌的氧化亚铜微纳米结构的制备，但不便于大规模生产，制备条件比较苛刻，稳定性不佳等缺点。无定形碳可以帮助提高微纳米结构的稳定性，对于碳包覆氧化亚铜目前报导的制备方法较复杂，且主要应用于防污领域，改善涂层防腐性能的报道未见。

综上所述，本发明利用一步法制备得到碳包覆氧化亚铜，简单易行、成本低，得到正八面体的碳包覆氧化亚铜制备方法。通过碳包覆氧化亚铜的简单掺杂改性环氧树脂涂料，能显著增强氧化亚铜的耐腐蚀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单便捷的碳包覆氧化亚铜缓蚀剂的制备方法及改性环氧树脂防腐性能的应用。该缓蚀剂能显著提高环氧树脂涂层的耐腐蚀性，从而达到碳钢防腐的作用，并且制备工艺简单、成本低，得到的碳包覆氧化亚铜的颗粒规整。

制备碳包覆氧化亚铜缓蚀剂的具体步骤为：

(1)取市售的氧化亚铜粉体和无水醋酸铜按1:1的比例混匀，加入3-10wt％的葡萄糖，在研钵中研磨混合均匀后，在氮气保护下，置于300-800℃管式炉中充分碳化3-6小时。冷却后，得到碳包覆氧化亚铜粉末。

(2)将步骤(1)所得碳包覆氧化亚铜粉体加入适量丙酮中超声，使缓蚀剂充分分散在丙酮中，加入聚氨酯固化剂，搅拌均匀后，加入环氧树脂，充分搅拌后，加入环氧树脂专用消泡剂，搅拌均匀，静置30min，以便充分消泡。得到碳包覆氧化亚铜改性环氧树脂涂料。

本发明的碳包覆氧化亚铜能够用于对碳钢的腐蚀防护。

本发明的制备方法具有工艺简单、重复性好、绿色环保等优点。

附图说明

图1是本发明实施例中碳包覆氧化亚铜的XRD图。

图2是本发明实施例中市售的氧化亚铜的SEM图。

图3是本发明实施例中碳包覆氧化亚铜的SEM图。

图4是本发明实施例中添加碳包覆氧化亚铜改性环氧树脂涂层的EIS图。