[发明专利]一种石墨烯含锌防腐涂料及制备方法和应用

说明书

本发明公开一种石墨烯含锌防腐涂料及制备方法和应用，它包括以下重量份计的原料：经界面改性的石墨烯/锌粉混合物15‑50份；环氧树脂15‑40份；固化剂7‑15份；混合溶剂10‑30份；助剂10‑25份；本发明中的导电超分子材料粉末由于分子间氢键和静电相互作用的贡献，该材料具有优异的粘结能力，让石墨烯和锌粉和石墨烯坚固粘结，接触点无法形成绝缘性物质，另外碱性导电分子的组分提高了导电性，这对阴极防护作用的提高十分有利，有效解决了目前石墨烯含锌防腐涂料中石墨烯和锌粉界面结合强度低而导致的阴极防护作用弱的技术问题。

技术领域

本发明涉及石墨烯功能防护材料生产技术和应用技术领域，具体地指一种石墨烯含锌防腐涂料及制备方法和应用。

背景技术

石墨烯含锌防腐涂料已经成为重防腐涂层系统的重要组成部分，具有良好的物理化学性能和施工性能，开始应用于船舶、桥梁、海洋设施以及各类大型建筑钢铁结构的防腐保护。石墨烯优异的片层阻隔特性和导电特性降低了传统环氧富锌漆中锌含量高带来的弊端。石墨烯含锌防腐涂料的防腐机理前期主要是基于石墨烯等的物理阻隔属性，后期是基于金属锌粉对钢铁的阴极保护作用。在后期，作为牺牲阳极的金属锌不断失去电子，石墨烯作为导电介质，在锌粉之间形成搭接桥梁，形成有效的电子传导，实现更多的金属锌分被消耗，向外供给还原电子。

值得注意的是，目前现有的石墨烯与锌粉的搭接方式仅是物理的碰触或吸附，相互之间几乎没有粘结性。在阴极防护过程中，锌表面产生的锌离子通过进一步反应，生成氧化锌、氢氧化锌等绝缘性产物覆盖在其表面，阻断了电子传导的路径，内部的金属锌无法继续失去电子，石墨烯的导电优势也无从发挥，涂层也迅速失去了阴极防护功能。因此，改善石墨烯与锌粉、锌粉与锌粉之间的界面粘结性尤为重要。然而界面粘结的方法不仅要提高石墨烯与锌粉间的界面强度，而且要在不同材质之间形成电子扩散界区，能有效的传递电子电荷。现有技术中，特别是在使用到石墨烯与锌粉作为阴极保护的情况下，缺乏对两者界面粘合性的研究，因此需要更进一步提高界面粘合的技术。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种石墨烯含锌防腐涂料及制备方法和应用，解决目前石墨烯含锌防腐涂料中石墨烯和锌粉界面结合强度低而导致的阴极防护作用弱的技术问题。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种石墨烯含锌防腐涂料，它包括以下重量份计的原料：经界面改性的石墨烯/锌粉混合物15-50份；环氧树脂15-40份；固化剂7-15份；混合溶剂10-30份；助剂10-25份。

优选地，所述经界面改性的石墨烯/锌粉混合物包括以下重量份计的原料：导电超分子材料粉末0.5-1.5份；石墨烯0.5-1.5份；锌粉97-99份。

优选地，所述导电超分子材料粉末包括以下重量份计的原料：酸性超分子聚合物1-2份；碱性导电分子1-2份。

优选地，所述酸性超分子聚合物为聚丙烯酸和或聚乙醇酸；所述碱性导电分子包括聚噻吩、聚苯胺中的任意一种或两种的组合。

优选地，所述环氧树脂为E20、E51、E44中的任一种或多种的混合；所述固化剂为聚酰胺固化剂。

优选地，所述混合溶剂为二甲苯、正丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯、环己酮中的任一种或多种的混合。

优选地，所述助剂为滑石粉、磷铁粉和复合防锈粉，助剂的加入顺序依次为滑石粉、磷铁粉、复合防锈粉，每种助剂加入的时间为3～5分钟。

另外，本发明还公开上述石墨烯含锌防腐涂料的制备方法，它包括如下步骤：

步骤1：将酸性超分子聚合物、碱性导电分子进行组装反应，获得导电超分子材料粉末；

步骤2：将步骤1得到的导电超分子材料粉末与石墨烯和锌粉在流化床中混合干燥，得到经界面改性的石墨烯/锌粉混合物；