一種包含改性石墨烯的阻燃耐腐蝕涂料的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種包含改性石墨烯的阻燃耐腐蝕涂料，采用了層狀類水滑石和改性石墨烯配合插層劑的進行改性，制備了一種高耐蝕性的涂料，加入改性石墨烯可以促進無機涂料對金屬的附著力，提高了其界面屬性，不僅對于較厚的涂層具有較佳的防腐性能，對于較薄的涂層依舊可以保持其優異的防腐性。
【專利說明】
一種包含改性石墨烯的阻燃耐腐蝕涂料
技術領域
[0001] 本發明涉及一種包含改性石墨烯的阻燃耐腐蝕涂料，屬于建筑材料領域。
【背景技術】
[0002] 防腐涂料是一種能提供陰極保護的底漆，通常應用于工業設備。可以保護鋼基材， 降低腐蝕的風險，該涂料以其優異的耐候性、耐溶劑性，尤其出色的防腐蝕性和自修復功 能，在鐵路橋梁、港口碼頭、船舶集裝箱等重防腐領域中得到了大規模的應用。
[0003] 目前研究一般采用無機非金屬緩蝕劑或者混入添加劑來代替部分鋅粒子來提高 涂料的耐腐蝕性，或者改變鋅粒子的形貌研究其對涂料腐蝕性的影響。此外，涂料的厚薄對 防腐性能也有較大的影響，一般來說如果涂層較薄，氧化鋅的形成裂縫，在氧化鋅附近，加 速電解質的滲透，因此不利于防腐。同時目前的涂料仍然存在阻燃耐熱性能不強的缺點。
[0004] 由于改性石墨烯具有理想的一維結構決定了其具有特殊的性質，例如優良力學、 電學、熱學等性質，使其在材料科學、化學、物理學等交義學科領域已展現出廣闊的應用前 景，加入改性石墨烯對涂料進行改性具有廣闊的應用前景。
【發明內容】
[0005] 針對現有涂料存在的諸多不足，本發明提供了一種包含改性石墨烯的阻燃耐腐蝕 涂料，具體制備步驟包括： (1) 將ZnCl2、FeCl3和FeCl^別溶解到水中，配置為濃度為1~2mol/L的溶液，將三種溶 液混合，保持Zn 2+: Fe2+: Fe3+的摩爾比為(3~5):(2~3):1，在恒溫60~80 °C水浴中滴入一定 量的堿性溶液，反應2~3h，形成具有層狀結構的類水滑石沉淀； (2) 將氧化石墨烯溶于水中，超聲分散，得到氧化石墨烯分散液，用乙酸調節分散液pH 值為3-5,加入三乙醇胺，攪拌均勻，反應結束后去離子水洗滌、過濾;然后將濾餅分散與去 離子與乙醇的溶劑中，加入硼氫化鈉，60-80°C，回流反應4-10小時，過濾，得到三乙醇胺改 性石墨烯； (3) 將步驟（1)制得的6質量份類水滑石沉淀中加入步驟(2)得到的三乙醇胺改性石墨 烯2質量份、插層劑1質量份，并將其置于聚四氟乙烯的反應釜中后，放入到烘箱中，在70-90 °(：恒定的溫度條件下保溫8-24h，自然冷卻至室溫后，離心過濾，水洗，烘干，得到石墨烯改 性類水滑石沉淀； (4) 將步驟(3)制得的石墨烯改性類水滑石沉淀加入到去離子水和乙醇混合液中，調整 pH值到6.5~7.5，在室溫下，攪拌2~4h，然后將20~50g鋅鋁粉或鋅鋁溶液在室溫下加入到上 述溶液中，攪拌0.5~2h，所得產物用離心機分離，采用乙醇洗滌，在烘箱中40~60°C烘干，即 得阻燃耐腐蝕涂料。
[0006] 其中，所述插層劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、二烯丙基二 甲基氯化銨的任意一種。
[0007] 其中，步驟(2)中氧化石墨烯與三乙醇胺的質量比為1:6-12。
[0008] 其中，所述鋅鋁溶液為磷酸鋅或磷酸鋁溶液。
[0009] 本發明的有益效果： 本發明對涂料在冷乳鋼材基體的防腐性能進行了研究，采用了層狀類水滑石和改性石 墨烯配合插層劑的進行改性，制備了一種高耐蝕性的涂料，加入改性石墨烯可以促進無機 涂料對金屬的附著力，提高了其界面屬性，不僅對于較厚的涂層具有較佳的防腐性能，對于 較薄的涂層依舊可以保持其優異的防腐性。
[0010]通過對石墨烯進行部分改性，引入有機官能團，可以有利于石墨烯結構的穩定性， 加入到涂料中，提尚涂料的抗老化、耐尚溫性能，起到尚效的阻燃目的。
【具體實施方式】
[0011]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0012] 實施例1 (1) 將ZnCl2、FeCl3和FeCl^別溶解到水中，配置為濃度為lmol/L的溶液，將三種溶液 混合，保持Zn 2+: Fe2+: Fe3+的摩爾比為3:2:1，在恒溫60 °C水浴中滴入一定量的堿性溶液，反 應2h，形成具有層狀結構的類水滑石沉淀； (2) 將氧化石墨烯溶于水中，超聲分散，得到氧化石墨烯分散液，用乙酸調節分散液pH 值為3,加入三乙醇胺，攪拌均勻，反應結束后去離子水洗滌、過濾;然后將濾餅分散與去離 子與乙醇的溶劑中，加入硼氫化鈉，60°C，回流反應4小時，過濾，得到三乙醇胺改性石墨烯； (3) 將步驟（1)制得的6質量份類水滑石沉淀中加入步驟(2)得到的三乙醇胺改性石墨 烯2質量份、為十六烷基三甲基溴化銨1質量份，并將其置于聚四氟乙烯的反應釜中后，放入 到烘箱中，在70°C恒定的溫度條件下保溫8h，自然冷卻至室溫后，離心過濾，水洗，烘干，得 到石墨烯改性類水滑石沉淀； (4) 將步驟(3)制得的石墨烯改性類水滑石沉淀加入到去離子水和乙醇混合液中，調整 pH值到6.5，在室溫下，攪拌2h，然后將20g鋅鋁粉在室溫下加入到上述溶液中，攪拌0.5h，所 得產物用離心機分離，采用乙醇洗滌，在烘箱中40°C烘干，即得阻燃耐腐蝕涂料。
[0013] 實施例2 (1) 將ZnCl2、FeCl3和FeCl^別溶解到水中，配置為濃度為2mol/L的溶液，將三種溶液 混合，保持Zn 2+: Fe2+: Fe3+的摩爾比為5:3:1，在恒溫80 °C水浴中滴入一定量的堿性溶液，反 應3h，形成具有層狀結構的類水滑石沉淀； (2) 將氧化石墨烯溶于水中，超聲分散，得到氧化石墨烯分散液，用乙酸調節分散液pH 值為5,加入三乙醇胺，攪拌均勻，反應結束后去離子水洗滌、過濾;然后將濾餅分散與去離 子與乙醇的溶劑中，加入硼氫化鈉，80°C，回流反應10小時，過濾，得到三乙醇胺改性石墨 稀； (3) 將步驟（1)制得的6質量份類水滑石沉淀中加入步驟(2)得到的三乙醇胺改性石墨 烯2質量份、十六烷基三甲基氯化銨1質量份，并將其置于聚四氟乙烯的反應釜中后，放入到 烘箱中，在90°C恒定的溫度條件下保溫24h，自然冷卻至室溫后，離心過濾，水洗，烘干，得到 石墨烯改性類水滑石沉淀； (4) 將步驟(3)制得的石墨烯改性類水滑石沉淀加入到去離子水和乙醇混合液中，調整 pH值到7.5，在室溫下，攪拌4h，然后將50g鋅鋁粉在室溫下加入到上述溶液中，攪拌2h，所得 產物用離心機分離，采用乙醇洗滌，在烘箱中60°C烘干，即得阻燃耐腐蝕涂料。
[0014] 實施例3 (1) 將ZnCl2、FeCl3和FeCl^別溶解到水中，配置為濃度為1.5mol/L的溶液，將三種溶 液混合，保持Zn 2+: Fe2+: Fe3+的摩爾比為4:3:1，在恒溫70 °C水浴中滴入一定量的堿性溶液， 反應3h，形成具有層狀結構的類水滑石沉淀； (2) 將氧化石墨烯溶于水中，超聲分散，得到氧化石墨烯分散液，用乙酸調節分散液pH 值為4,加入三乙醇胺，攪拌均勻，反應結束后去離子水洗滌、過濾;然后將濾餅分散與去離 子與乙醇的溶劑中，加入硼氫化鈉，70°C，回流反應6小時，過濾，得到三乙醇胺改性石墨烯； (3) 將步驟（1)制得的6質量份類水滑石沉淀中加入步驟(2)得到的三乙醇胺改性石墨 烯2質量份、二烯丙基二甲基氯化銨1質量份，并將其置于聚四氟乙烯的反應釜中后，放入到 烘箱中，在80°C恒定的溫度條件下保溫16h，自然冷卻至室溫后，離心過濾，水洗，烘干，得到 石墨烯改性類水滑石沉淀； (4) 將步驟(3)制得的石墨烯改性類水滑石沉淀加入到去離子水和乙醇混合液中，調整 pH值到7，在室溫下，攪拌3h，然后將30g鋅鋁溶液在室溫下加入到上述溶液中，攪拌lh，所得 產物用離心機分離，采用乙醇洗滌，在烘箱中50°C烘干，即得阻燃耐腐蝕涂料。 對比例1 不對石墨烯進行改性，其他實驗參數同實施例1。
[0015] 對比例2 不加入改性石墨烯，其他實驗參數同實施例1。
[0016] 具體檢測 具體結果見表1。
[0017]涂料各個檢測指標
有上述結果可以看出，改性石墨烯有利于降低涂料的密度，顯著提高涂料的阻燃性、耐 腐蝕性能。
[0018]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本領域的技術人員在本發明所揭露的技術范圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或 替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書所限 定的保護范圍為準。
【主權項】
1. 一種包含改性石墨烯的阻燃耐腐蝕涂料，其特征在于，該涂料通過以下制備步驟得 到： (1) 將ZnCl2、FeCl3和FeCl2分別溶解到水中，配置為濃度為1~2mol/L的溶液，將三種溶 液混合，保持Zn 2+: Fe2+: Fe3+的摩爾比為(3~5):(2~3):1，在恒溫60~80 °C水浴中滴入一定 量的堿性溶液，反應2~3h，形成具有層狀結構的類水滑石沉淀； (2) 將氧化石墨烯溶于水中，超聲分散，得到氧化石墨烯分散液，用乙酸調節分散液pH 值為3-5,加入三乙醇胺，攪拌均勻，反應結束后去離子水洗滌、過濾;然后將濾餅分散與去 離子與乙醇的溶劑中，加入硼氫化鈉，60-80°C，回流反應4-10小時，過濾，得到三乙醇胺改 性石墨烯； (3) 將步驟（1)制得的6質量份類水滑石沉淀中加入步驟(2)得到的三乙醇胺改性石墨 烯2質量份、插層劑1質量份，并將其置于聚四氟乙烯的反應釜中后，放入到烘箱中，在70-90 °(：恒定的溫度條件下保溫8-24h，自然冷卻至室溫后，離心過濾，水洗，烘干，得到石墨烯改 性類水滑石沉淀； (4) 將步驟(3)制得的石墨烯改性類水滑石沉淀加入到去離子水和乙醇混合液中，調整 pH值到6.5~7.5，在室溫下，攪拌2~4h，然后將20~50g鋅鋁粉或鋅鋁溶液在室溫下加入到上 述溶液中，攪拌0.5~2h，所得產物用離心機分離，采用乙醇洗滌，在烘箱中40~60°C烘干，即 得阻燃耐腐蝕涂料。2. 如權利要求1所述的包含改性石墨烯的阻燃耐腐蝕涂料，其特征在于，所述插層劑為 十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、二烯丙基二甲基氯化銨等的任意一種。3. 如權利要求1所述的包含改性石墨烯的阻燃耐腐蝕涂料，其特征在于，步驟(2)中氧 化石墨烯與三乙醇胺的質量比為1:6-12。4. 如權利要求1所述的包含改性石墨烯的阻燃耐腐蝕涂料，其特征在于，所述層狀類水 滑石為高嶺土、蛭石、云母等中一種或幾種。5. 如權利要求1所述的包含改性石墨烯的阻燃耐腐蝕涂料，其特征在于，所述鋅鋁溶液 為磷酸鋅或磷酸鋁溶液。
【文檔編號】C09C1/46GK105949832SQ201610570601
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月20日
【發明人】張哲夫
【申請人】張哲夫