一种石墨烯导电防腐蚀涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及涂料领域，具体是一种石墨烯导电防腐蚀涂料及其制备方法。


背景技术：

2.腐蚀是金属材料最常见的失效形式(磨损、断裂)之一，其不仅仅浪费资源、破坏环境，还造成了很多工业事故，对人类生命财产安全构成威胁，金属的腐蚀虽然无法避免，但是可以采取一定的防护来延缓金属腐蚀的速率，以此来降低腐蚀的危害，表面有机涂层因为其使用成本较低，对环境较为友好，是金属防护技术中最常用、最有效的防护方法之一，其采用一层有机保护膜覆盖在金属表面，以此避免环境中的一些腐蚀介质与金属基体直接接触，从而降低发生腐蚀的几率，但是，有机涂层在防护过程中，会受到盐雾、紫外线以及一些腐蚀介质的影响而出现微孔或间隙，而出现腐蚀通道，使涂层防护性能下降。
3.石墨烯是由单层碳原子通过共价键结合而成的理想二维晶体，强度和硬度非常高，石墨烯的载流子迁移率非常高，且几乎不受温度的影响，并且具有非常低的电阻率。
4.但是石墨烯在有机涂料中不易分散，容易团聚，从而影响其性能。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种石墨烯导电防腐蚀涂料及其制备方法。
6.本发明的技术解决方案如下：
7.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，包括以下重量份原料：
8.1-10份石墨烯、0.2-5份碳纳米管、20-70份环氧树脂以及1-5份导电凝胶。
9.作为本发明的优选方案，所述导电凝胶包括质量比1:3-5的云母和硅酸镁锂的混合物。
10.本发明还公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
11.先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。
12.作为本发明的优选方案，所述高温膨胀处理温度为550-700℃。
13.作为本发明的优选方案，所述浸渍采用超声浸渍的方法。
14.作为本发明的优选方案，所述导电凝胶的制备方法：将云母和硅酸镁锂溶于柠檬酸溶液中，混合均匀。
15.作为本发明的优选方案，所述导电凝胶中还添加有硅烷偶联剂。
16.作为本发明的优选方案，所述硅烷偶联剂的添加量为导电凝胶的1-5wt％。
17.作为本发明的优选方案，所述导电凝胶中还添加有3-吡啶基三乙氧基硅烷。
18.本发明的有益效果是：
19.本发明的一种石墨烯导电防腐蚀涂料，通过加入石墨烯、碳纳米管以及导电凝胶，是那种不同形态结构的物质形成丰富的三维立体的导电网络结构，大大降低了电阻率，提
高了载流子迁移率，从而提高了抗腐蚀效率，再者添加的硅烷偶联剂能够提高石墨烯在环氧树脂中的分散性，减少了其团聚的可能性。另外，3-吡啶基三乙氧基硅烷中的吡啶基团能够与金属离子配合，减少腐蚀的几率。
具体实施方式
20.以下以具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
21.实施例1
22.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，包括以下重量份原料：
23.1份石墨烯、0.3份碳纳米管、70份环氧树脂以及1份导电凝胶。
24.所述导电凝胶包括质量比1:3的云母和硅酸镁锂的混合物。
25.本发明还公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
26.先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。
27.所述高温膨胀处理温度为550℃，处理30s。
28.所述浸渍采用超声浸渍的方法。
29.所述导电凝胶的制备方法：将云母和硅酸镁锂溶于1wt％浓度的柠檬酸溶液中，混合均匀。
30.所述导电凝胶中还添加有硅烷偶联剂kh550。
31.所述硅烷偶联剂的添加量为导电凝胶的3wt％。
32.所述导电凝胶中还添加有占有导电凝胶1wt％的3-吡啶基三乙氧基硅烷。
33.实施例2
34.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，包括以下重量份原料：
35.3份石墨烯、0.8份碳纳米管、65份环氧树脂以及2份导电凝胶。
36.所述导电凝胶包括质量比1:4的云母和硅酸镁锂的混合物。
37.本发明还公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
38.先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。
39.所述高温膨胀处理温度为600℃，处理30s。
40.所述浸渍采用超声浸渍的方法。
41.所述导电凝胶的制备方法：将云母和硅酸镁锂溶于2wt％的柠檬酸溶液中，混合均匀。
42.所述导电凝胶中还添加有硅烷偶联剂kh550。
43.所述硅烷偶联剂的添加量为导电凝胶的2wt％。
44.所述导电凝胶中还添加有3wt％的3-吡啶基三乙氧基硅烷。
45.实施例3
46.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，包括以下重量份原料：
47.5份石墨烯、1.1份碳纳米管、70份环氧树脂以及3份导电凝胶。
48.所述导电凝胶包括质量比1:3的云母和硅酸镁锂的混合物。
49.本发明还公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
50.先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。
51.所述高温膨胀处理温度为650℃，处理30s。
52.所述浸渍采用超声浸渍的方法。
53.所述导电凝胶的制备方法：将云母和硅酸镁锂溶于柠檬酸溶液中，混合均匀。
54.所述导电凝胶中还添加有硅烷偶联剂kh550。
55.所述硅烷偶联剂的添加量为导电凝胶的4wt％。
56.所述导电凝胶中还添加有5wt％的3-吡啶基三乙氧基硅烷。
57.实施例4
58.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，包括以下重量份原料：
59.6份石墨烯、1.5份碳纳米管、70份环氧树脂以及5份导电凝胶。
60.所述导电凝胶包括质量比1:4的云母和硅酸镁锂的混合物。
61.本发明还公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
62.先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。
63.所述高温膨胀处理温度为700℃，处理30s。
64.所述浸渍采用超声浸渍的方法。
65.所述导电凝胶的制备方法：将云母和硅酸镁锂溶于柠檬酸溶液中，混合均匀。
66.所述导电凝胶中还添加有硅烷偶联剂kh550。
67.所述硅烷偶联剂的添加量为导电凝胶的5wt％。
68.所述导电凝胶中还添加有5wt％的3-吡啶基三乙氧基硅烷。
69.实施例5
70.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，包括以下重量份原料：
71.10份石墨烯、4份碳纳米管、70份环氧树脂以及4份导电凝胶。
72.所述导电凝胶包括质量比1:3的云母和硅酸镁锂的混合物。
73.本发明还公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
74.先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。
75.所述高温膨胀处理温度为700℃，处理30s。
76.所述浸渍采用超声浸渍的方法。
77.所述导电凝胶的制备方法：将云母和硅酸镁锂溶于柠檬酸溶液中，混合均匀。
78.所述导电凝胶中还添加有硅烷偶联剂kh550。
79.所述硅烷偶联剂的添加量为导电凝胶的2wt％。
80.所述导电凝胶中还添加有1.5wt％的3-吡啶基三乙氧基硅烷。
81.对比例1(无碳纳米管)
82.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，包括以下重量份原料：
83.10份石墨烯、70份环氧树脂以及4份导电凝胶。
84.所述导电凝胶包括质量比1:3的云母和硅酸镁锂的混合物。
85.本发明还公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
86.先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。
87.所述高温膨胀处理温度为700℃，处理30s。
88.所述浸渍采用超声浸渍的方法。
89.所述导电凝胶的制备方法：将云母和硅酸镁锂溶于柠檬酸溶液中，混合均匀。
90.所述导电凝胶中还添加有硅烷偶联剂kh550。
91.所述硅烷偶联剂的添加量为导电凝胶的2wt％。
92.所述导电凝胶中还添加有1.5wt％的3-吡啶基三乙氧基硅烷。
93.对比例2(无导电凝胶)
94.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，包括以下重量份原料：
95.10份石墨烯、4份碳纳米管、70份环氧树脂。
96.本发明还公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
97.先将石墨烯进行高温膨胀处理，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。
98.所述高温膨胀处理温度为700℃，处理30s。
99.所述浸渍采用超声浸渍的方法。
100.对比例3(无硅烷偶联剂)
101.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，包括以下重量份原料：
102.10份石墨烯、4份碳纳米管、70份环氧树脂以及4份导电凝胶。
103.所述导电凝胶包括质量比1:3的云母和硅酸镁锂的混合物。
104.本发明还公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
105.先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。
106.所述高温膨胀处理温度为700℃，处理30s。
107.所述浸渍采用超声浸渍的方法。
108.所述导电凝胶的制备方法：将云母和硅酸镁锂溶于柠檬酸溶液中，混合均匀。
109.所述导电凝胶中还添加有1.5wt％的3-吡啶基三乙氧基硅烷。
110.对比例4(无3-吡啶基三乙氧基硅烷)
111.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，包括以下重量份原料：
112.10份石墨烯、4份碳纳米管、70份环氧树脂以及4份导电凝胶。
113.所述导电凝胶包括质量比1:3的云母和硅酸镁锂的混合物。
114.本发明还公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
115.先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。
116.所述高温膨胀处理温度为700℃，处理30s。
117.所述浸渍采用超声浸渍的方法。
118.所述导电凝胶的制备方法：将云母和硅酸镁锂溶于柠檬酸溶液中，混合均匀。
119.所述导电凝胶中还添加有硅烷偶联剂。
120.所述硅烷偶联剂的添加量为导电凝胶的2wt％。
121.所述导电凝胶中还添加有1.5wt％的3-吡啶基三乙氧基硅烷。
122.对上述实施例和对比例在金属表面进行涂覆，形成涂层，对涂层进行防腐性能测试，测试结果见表1。
123.(1)在0.6mpa压力下，测试与碳纸的接触电阻(mω.cm2)；
124.(2)在0.6mpa压力下，测试其腐蚀环境下的接触电阻a/cm2。
125.试样接触电阻接触电阻实施例145.2
×
10-6
实施例235.7
×
10-6
实施例355.5
×
10-6
实施例435.4
×
10-6
实施例545.6
×
10-6
对比例199.5
×
10-6
对比例2109.9
×
10-6
对比例389.1
×
10-6
对比例489
×
10-6
126.从上表可以看出，实施例的性能优于对比例，主要的原因可能如下：通过加入石墨烯、碳纳米管以及导电凝胶，是那种不同形态结构的物质形成丰富的三维立体的导电网络结构，大大降低了电阻率，提高了载流子迁移率，从而提高了抗腐蚀效率，再者添加的硅烷偶联剂能够提高石墨烯在环氧树脂中的分散性，减少了其团聚的可能性。另外，3-吡啶基三乙氧基硅烷中的吡啶基团能够与金属离子配合，减少腐蚀的几率。
127.在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
128.以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，还可以做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种石墨烯导电防腐蚀涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：1-10份石墨烯、0.2-5份碳纳米管、20-70份环氧树脂以及1-5份导电凝胶。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电防腐蚀涂料，其特征在于，所述导电凝胶包括质量比1:3-5的云母和硅酸镁锂的混合物。3.一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。4.根据权利要求3所述的一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述高温膨胀处理温度为550-700℃。5.根据权利要求3所述的一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述浸渍采用超声浸渍的方法。6.根据权利要求3所述的一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述导电凝胶的制备方法：将云母和硅酸镁锂溶于柠檬酸溶液中，混合均匀。7.根据权利要求6所述的一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述导电凝胶中还添加有硅烷偶联剂。8.根据权利要求7所述的一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂的添加量为导电凝胶的1-5wt％。9.根据权利要求1所述的一种石墨烯导电防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，所述导电凝胶中还添加有3-吡啶基三乙氧基硅烷。

技术总结
本发明公开了一种石墨烯导电防腐蚀涂料及其制备方法，涉及涂料领域，包括以下重量份原料：1-10份石墨烯、0.2-5份碳纳米管、20-70份环氧树脂以及1-5份导电凝胶。具体方法为：先将石墨烯进行高温膨胀处理，然后浸渍到导电凝胶中，加入碳纳米管，最后加入环氧树脂，混合均匀，制得。通过加入石墨烯、碳纳米管以及导电凝胶，是那种不同形态结构的物质形成丰富的三维立体的导电网络结构，大大降低了电阻率，提高了载流子迁移率，从而提高了抗腐蚀效率。从而提高了抗腐蚀效率。


技术研发人员：裴锋 贾蕗路 刘欣 田旭 曾祥
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/6