一种耐磨防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种石墨烯耐磨防腐涂料制备方法，所述石墨烯粉体在分散剂作用下均匀分散在有机溶剂中，将分散后的石墨烯添加到环氧树脂中制备石墨烯耐磨防腐涂料，它具有优异防腐和耐磨性能，工艺简单，成本低廉。石墨烯复合环氧树脂涂料可以作为重防腐涂层涂覆在轮船甲板、海洋平台、输油管道和金属油罐等基体上，减缓金属基底的腐蚀速率，延长被保护基体的服役寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料领域，具体地，本专利技术涉及一种石墨烯环氧树脂复合耐磨防腐涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
石墨烯是一种新型碳材料，其具有优异的电子传导性能、耐磨减磨性能以及极大的比表面积。石墨烯具有良好的阻隔水汽和耐磨润滑性能。同时，石墨烯的二维片层结构在涂料中层层叠加，形成致密的物理隔绝层，小分子腐蚀介质(水分子、氯离子等)很难通过这层致密的隔绝层，起到物理隔绝作用。王玉琼等(电镀与涂饰,2015,(34):314-320)通过实验发现，在水性环氧树脂中，添加0.5％石墨烯，可将水分子环氧涂层的Fick扩散系数从5.56×10-9cm2/s降低到1.61×10-11cm2/s，说明石墨烯可以显著降低水分子在复合涂层中的扩散速率。蒲吉斌等(摩擦学学报，2014,34(1):93-112)综述了石墨烯作为功能性纳米润滑添加剂，石墨烯在复合材料中的纳米摩擦机制，石墨烯纳米摩擦性能随层数的变化规律，以及石墨烯作为润滑材料强化相的减摩抗磨机制。目前输油管道、船舶、海洋平台等金属设备中所用涂料存在一些缺陷，如耐油不导电，导电不耐油，不耐水等。因此，本领域迫切需要研发出一种防腐涂料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐磨防腐涂料以及制备方法和应用，所述涂料具有良好的防腐蚀效果和耐磨润滑性能。本专利技术第一方面，提供一种耐磨防腐涂料，所述涂料包含石墨烯、分散剂、环氧树脂、固化剂、助剂，其中，所述分散剂与石墨烯的质量比为1:10-10:1(较佳地为1：8-8:1，更佳地为1:6-6:1)，且所述石墨烯与环氧树脂的质量比为1:1000-1:10(较佳地为1:80-1:10，更佳地为1:80-1:30)。在另一优选例中，所述分散剂选自下组：水杨酸、连苯三酚、曲拉通X-100、
或其组合。在另一优选例中，所述环氧树脂选自下组：E20、E44、E51、或其组合。在另一优选例中，所述石墨烯的平均直径为20-50μm，较佳地为25-45μm，更佳地为30-40μm。在另一优选例中，所述石墨烯选自下组：单层石墨烯、多层石墨烯、或其组合。在另一优选例中，所述固化剂选自下组：聚酰胺650固化剂、腰果酚固化剂、或其组合。在另一优选例中，所述石墨烯在涂料中的固含量为0.01-5wt％，以涂料总重量计。在另一优选例中，所述环氧树脂在涂料中的固含量为20-50wt％，以涂料总质量计。在另一优选例中，所述环氧树脂与固化剂的比例为1:1-1:5。在另一优选例中，所述助剂选自下组：硅烷偶联剂、流平剂、消泡剂、或其组合。在另一优选例中，所述硅烷偶联剂选自下组：KH550、KH560、KH570或其组合，较佳地为KH550。在另一优选例中，所述流平剂选自下组：BYK371、BYK392、或其组合，较佳地为BYK371。在另一优选例中，所述消泡剂选自下组：BYK085、BYK051、或其组合，较佳地为BYK085。本专利技术第二方面，提供一种制备如本专利技术第一方面所述的涂料的方法，所述方法包括以下步骤：(1)在有机溶剂中，将一定量的石墨烯、分散剂、环氧树脂进行混合，得到第一混合液；(2)将所述第一混合液以及助剂混合，制得所述涂料。在另一优选例中，所述步骤(1)中，所述混合在超声条件下进行。在另一优选例中，所述步骤(1)中，所述有机溶剂选自下组：甲苯、二甲苯、丙酮、四氢呋喃、乙醇、二甲基亚砜、或其组合。在另一优选例中，所述步骤(2)中，还包括在2000r/min条件下搅拌30min。在另一优选例中，所述方法还包括步骤(3)：(3)向步骤(2)中所得涂料中加入固化剂，涂覆到基材表面，固化成膜。在另一优选例中，所述步骤(3)在5-35℃下进行，较佳地为5-25℃，更佳地为10-20℃。本专利技术第三方面，提供一种涂覆产品，所述涂覆制品包括：(1)如本专利技术第一方面所述的涂料；和(2)基材。在另一优选例中，所述基材选自下组：碳钢、马口铁和不锈钢。本专利技术第四方面，提供一种如本专利技术第一方面所述的涂料的用途，所述涂料用于设备防腐。在另一优选例中，所述设备为输油管道、船舶或海洋平台。应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。附图说明图1显示了石墨烯粉体和水杨酸-石墨烯在乙醇中超声后的分散效果图，左图为石墨烯-水杨酸，右图为石墨烯液。图2显示了环氧涂层和石墨烯环氧涂层在干摩擦时的摩擦系数，载荷为5N，频率为5Hz，对摩材料为316L不锈钢钢球，直径为3mm。图3显示了环氧涂层和石墨烯环氧涂层在3.5％NaCl溶液中浸泡7天后的极化曲线，涂膜厚度为25μm。具体实施方式本专利技术人通过广泛而深入的研究，首次意外地发现，利用分散剂将石墨烯均匀分散在有机溶剂中，然后添加到环氧树脂中固化成膜，可大大提高复合环氧树脂的致密度、强度、综合耐腐蚀性能和润滑性能，使其具有良好的阻隔水汽性能。在此基础上完成了本专利技术。术语说明除非另外定义，否则本文中所用的全部技术与科学术语均具有如本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。如本文所用，在提到具体列举的数值中使用时，术语“约”意指该值可以从列举的值变动不多于1％。例如，如本文所用，表述“约100”包括99和101和之间的全部值(例如，99.1、99.2、99.3、99.4等)。如本文所用，术语“含有”或“包括(包含)”可以是开放式、半封闭式和封闭式的。换言之，所述术语也包括“基本上由…构成”、或“由…构成”。测试方法将所制涂料1-4在316L不锈钢上采用线状涂布器进行涂膜，控制膜层厚度为25μm，室温固化7天。采用CHI660E电化学工作站测试防腐性能：测试涂层试片为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂片电极为对电极，浸泡60天后，采用电化学工作站先进行开路电位(OCP)测试，待电极系统稳定后进行交流阻抗谱测试，测试频率为100000-0.01Hz，振幅为20-30mV。采用UMT摩擦磨损试验机测试摩擦系数：裁剪试样尺寸为Φ50×8mm，涂层厚度为25μm，载荷为5N，频率为5Hz，对摩材料为316L不锈钢钢球，直径为3mm，在空气中进行摩擦测试。涂料产品本专利技术提供一种涂料产品，所述涂料包含石墨烯、分散剂、环氧树脂、固化剂、助剂，其中，所述分散剂与石墨烯的质量比为1:10-10:1(较佳地为1：8-8:1，更佳地为1:6-6:1)，且所述石墨烯与环氧树脂的质量比为1:1000-1:10(较佳地为1:80-1:10，更佳地为1:80-1:30)。在另一优选例中，所述分散剂选自下组：水杨酸、连苯三酚、曲拉通X-100、或其组合。在另一优选例中，所述环氧树脂选自下组：E20、E44、E51、或其组合。在另一优选例中，所述石墨烯的平均直径为20-50μm，较佳地为25-45μm，更佳地为30-40μm。在另一优选例中，所述石墨烯选自下组：单层石墨烯、多层石墨烯、或其组合。在另一优选例中，所述固化剂选自下组：聚酰胺650固化剂、腰果酚固化
剂、或其组合。在另一优选例中，所述石墨烯在涂料中的固含量为0.01-5wt％，以涂料总重量计。在另一优选例中，所述环氧树脂在涂料中的固含量为20-50wt％，以涂料总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨防腐涂料，其特征在于，所述涂料包含石墨烯、分散剂、环氧树脂、固化剂、助剂，其中，所述分散剂与石墨烯的质量比为1:10‑10:1，且所述石墨烯与环氧树脂的质量比为1:1000‑1:10。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨防腐涂料，其特征在于，所述涂料包含石墨烯、分散剂、环氧树脂、固化剂、助剂，其中，所述分散剂与石墨烯的质量比为1:10-10:1，且所述石墨烯与环氧树脂的质量比为1:1000-1:10。2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述分散剂选自下组：水杨酸、连苯三酚、曲拉通X-100、或其组合。3.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述环氧树脂选自下组：E20、E44、E51、或其组合。4.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述石墨烯的平均直径为20-50μm。5.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述石墨烯选自下组：单层石墨烯、多层石墨烯、或其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立平，刘栓，赵海超，王春婷，赵霞，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33