《海洋装备用石墨烯基涂层的制备方法及其应用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《海洋装备用石墨烯基涂层的制备方法及其应用.pdf（6页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610104783.7 (22)申请日 2016.02.25 (71)申请人 中国科学院福建物质结构研究所 地址 350002 福建省福州市杨桥西路155号 (72)发明人 张易宁陈素晶 (51)Int.Cl. C09D 1/00(2006.01) C09D 7/12(2006.01) C09D 5/08(2006.01) C09D 5/16(2006.01) (54)发明名称 海洋装备用石墨烯基涂层的制备方法及其 应用 (57)摘要 本发明提供一种石墨烯基涂层的制备方法，。
2、 先配制至少包含11wt20wt正硅酸乙酯、 0.01wt2wt石墨烯衍生物、 水及乙醇的涂 料； 再将涂料以喷涂、 浸涂、 刷涂中的至少一种方 法在基体材料表面制备涂层； 进一步将基体材料 表面的涂层在100400温度下进行干燥。 本发 明的石墨烯基涂层具有优良的防腐蚀性、 防污 性、 环保等特性， 且工艺可控， 可应用于潜艇船 舶、 深海钻探、 海上监测、 岛礁码头等海洋装备的 表面涂层。 权利要求书1页 说明书4页 CN 105754383 A 2016.07.13 CN 105754383 A 1.一种石墨烯基涂层的制备方法， 其特征在于依次包含以下步骤： (A)配制至少包含11wt2。
3、0wt正硅酸乙酯、 0.01wt2wt石墨烯衍生物、 水及 乙醇的涂料； (B)将涂料以喷涂、 浸涂、 刷涂中的至少一种方法在基体材料表面制备涂层； (C)将基体材料表面的涂层在100400温度下进行干燥； 所述涂料中石墨烯衍生物的粒径分布D10D90为1 m100 m， 石墨烯衍生物的中值厚度 为1nm100nm。 2.如权利要求1所述的一种石墨烯基涂层的制备方法， 其特征在于涂料中的石墨烯衍 生物为氧化石墨烯、 氧化石墨烯球、 氧化石墨烯片、 石墨烯、 类石墨烯、 石墨烯微片、 纳米石 墨片中的至少一种， 更优为氧化石墨烯片。 3.如权利要求1所述的一种石墨烯基涂层的制备方法， 其特征在于。
4、， 涂料中的石墨烯衍 生物的含量为0.05wt1wt， 更优为0.1wt0.5wt。 4.如权利要求1所述的一种石墨烯基涂层的制备方法， 其特征在于涂料中的石墨烯衍 生物的粒径分布D10D90为5 m50 m， 更优为10 m20 m。 5.如权利要求1所述的一种石墨烯基涂层的制备方法， 其特征在于涂料中的石墨烯衍 生物的中值厚度为10nm50nm， 更优为20nm40nm。 6.如权利要求1所述的一种石墨烯基涂层的制备方法， 其特征在于涂料中正硅酸乙酯 的含量为11wt15wt。 7.如权利要求1所述的一种石墨烯基涂层的制备方法， 其特征在于干燥温度为200 300。 8.一种石墨烯基涂层的。
5、应用， 其特征在于涂层作为海洋装备的表面涂层。 权利要求书 1/1 页 2 CN 105754383 A 2 海洋装备用石墨烯基涂层的制备方法及其应用 技术领域 0001 本发明属于涂层的制备领域， 更涉及一种石墨烯基涂层的制备技术。 背景技术 0002 船舶游艇、 海洋平台、 岛礁、 桥墩、 风力发电、 海水淡化、 海洋监测等海洋装备长期 在高盐、 高湿、 富含生物甚至高压的近岸浅海或深海环境下作业， 高压、 高盐等特殊环境下 的密封、 防腐、 防生物附着等表面防护是海洋装备的关键技术之一， 也是世界性的难题。 随 着环保要求的日益严格， 二氧化硅等新型无机防腐蚀涂层是研发的热点， 但单一的。
6、二氧化 硅涂层存在致密性和防腐蚀性能不足等问题。 而石墨烯是最新一代特种材料， 具有超薄超 轻、 坚硬、 表面可修饰性强、 高耐腐蚀性、 高耐磨性等优点， 尤其是在防腐蚀方面具有优良特 性。 本发明利用石墨烯的优点， 来改善现有二氧化硅防腐蚀涂层的不足， 提供优良防腐蚀、 防污性、 环保型的新型涂层， 以应用于船舶游艇、 岛礁建设、 桥墩、 船舶制造、 深海潜艇、 深海 机器人、 海洋监测设备、 海洋探测装备、 海上浮标、 海上养殖平台、 海上钻井平台、 海上风电 平台等海洋装备的表面涂层。 满足市场需求， 具有重要的应用价值。 发明内容 0003 本发明的目的在于， 针对现有技术存在的不足，。
7、 提供一种石墨烯基涂层。 0004 本发明石墨烯基涂层的制备方法， 依次包含以下步骤： 0005 (A)配制至少包含11wt20wt正硅酸乙酯、 0.01wt2wt石墨烯衍生物、 水及乙醇的涂料； 0006 (B)将涂料以喷涂、 浸涂、 刷涂中的至少一种方法在基体材料表面制备涂层； 0007 (C)将基体材料表面的涂层在100400温度下进行干燥； 0008 涂料中石墨烯衍生物的粒径分布D10D90为1 m100 m， 石墨烯衍生物的中值厚 度为1nm100nm。 0009 本发明涂料中的石墨烯衍生物为氧化石墨烯、 氧化石墨烯球、 氧化石墨烯片、 石墨 烯、 类石墨烯、 石墨烯微片、 纳米石墨。
8、片中的至少一种， 更优为氧化石墨烯片。 石墨烯衍生物 的含量为0.05wt1wt， 更优为0.1wt0.5wt。 石墨烯衍生物的粒径分布D10D90 为5 m50 m， 更优为10 m20 m。 石墨烯衍生物的中值厚度为10nm50nm， 更优为20nm 40nm。 0010 本发明涂料中正硅酸乙酯的含量为11wt15wt。 0011 本发明石墨烯基涂层经200300干燥后， 涂层的致密性、 剥离强度、 防腐蚀性 进一步提高。 0012 本发明石墨烯基涂层可应用于碳钢、 铝合金、 树脂、 混凝土、 钛合金中任何一种海 洋装备上常用的基体材料。 0013 本发明的有益效果在于， 提供一种优良防腐。
9、蚀性、 防污性、 环保型石墨烯基涂层作 为海洋装备的表面涂层。 说明书 1/4 页 3 CN 105754383 A 3 具体实施方式 0014 本发明石墨烯基涂层的制备方法， 依次包含以下步骤： 0015 (A)配制至少包含11wt20wt正硅酸乙酯、 0.01wt2wt石墨烯衍生物、 水及乙醇的涂料。 0016 (B)将涂料以喷涂、 浸涂、 刷涂中的至少一种方法在基体材料表面制备涂层； 0017 (C)将基体材料表面的涂层在100400温度下进行干燥。 0018 本发明涂料中的石墨烯衍生物为氧化石墨烯、 氧化石墨烯球、 氧化石墨烯片、 氧化 石墨烯量子点、 石墨烯、 类石墨烯、 石墨烯微片。
10、、 石墨烯量子点、 纳米石墨片中的至少一种， 更优为氧化石墨烯片。 石墨烯衍生物的含量为0 .05wt1wt， 更优为0 .1wt 0.5wt。 石墨烯衍生物的粒径分布D10D90为5 m50 m， 更优为10 m20 m。 石墨烯衍生 物的中值厚度为10nm50nm， 更优为20nm40nm。 0019 发明涂料中正硅酸乙酯的含量为11wt15wt。 0020 本发明石墨烯基涂层经200300干燥后， 涂层的致密性、 剥离强度、 防腐蚀性 进一步提高。 0021 下面进一步通过实施例以详细说明本发明。 同样应理解， 以下实施例只用于对本 发明进行进一步说明， 不能理解为对本发明保护范围的限制。
11、， 本领域的技术人员根据本发 明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。 下述示例具体的 工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例， 即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适 的范围内选择， 而并非要限定于下文示例的具体数值。 0022 实施例1 0023 氧化石墨烯的制备： 向反应器中依次加入500ml浓硫酸、 10g硝酸钠、 60g高锰酸钾 和10g石墨， 室温搅拌， 将80热水匀速滴加至反应器中， 待放热完全后， 加入双氧水至再无 气泡生成， 结束反应； 以250rpm转速球磨法剥离5h， 离心洗涤至溶液呈中性， 得到氧化石墨 烯分散液。 所制备的氧化石墨烯的粒径分布D。
12、10D90为1 m10 m， 中值厚度为1nm。 0024 二氧化硅溶胶的制备:将正硅酸乙酯加入到100g无水乙醇中， 搅拌1h， 为溶液A； 将 100g乙醇与200g去离子水混合并用盐酸调节pH为3， 为溶液B； 边搅拌边将溶液B缓慢滴加入 溶液A中， 滴加完成后再继续搅拌1h。 其中正硅酸乙酯的含量为11wt。 0025 石墨烯基涂料的制备： 将氧化石墨烯分散液加入到二氧化硅溶胶中， 搅拌1h， 并放 置24h， 制成石墨烯基涂料。 涂料中氧化石墨烯的含量为0.01wt。 0026 石墨烯基涂层的制备： 将铝合金表面处理后， 以1cm/min的速率垂直浸入石墨烯涂 料中， 保持5min，。
13、 以1cm/min的速率石墨烯基涂料中提起， 室温晾干10mim， 在100下干燥 30min， 在铝合金表面制备石墨烯基涂层。 0027 实施例2 0028 与实施例1不同的是石墨烯基涂料中氧化石墨烯的含量为0.05wt， 氧化石墨烯 的粒径分布D10D90为5 m15 m， 中值厚度为10nm。 0029 实施例3 0030 与实施例1不同的是石墨烯基涂料中氧化石墨烯的含量为0.1wt， 氧化石墨烯的 粒径分布D10D90为10 m20 m， 中值厚度为20nm。 说明书 2/4 页 4 CN 105754383 A 4 0031 实施例4 0032 与实施例1不同的是石墨烯基涂料中氧化石。
14、墨烯的含量为0.5wt， 氧化石墨烯的 粒径分布D10D90为20 m30 m， 中值厚度为40nm。 0033 实施例5 0034 与实施例1不同的是石墨烯基涂料中氧化石墨烯的含量为1wt， 氧化石墨烯的粒 径分布D10D90为5 m70 m， 中值厚度为50nm。 0035 实施例6 0036 与实施例1不同的是石墨烯基涂料中氧化石墨烯的含量为2wt， 氧化石墨烯的粒 径分布D10D90为80 m100 m， 中值厚度为100nm。 0037 实施例7 0038 石墨烯的制备： 向反应器中依次加入500ml浓硫酸、 10g硝酸钠、 60g高锰酸钾和10g 石墨， 室温搅拌， 将80热水匀速。
15、滴加至反应器中， 待放热完全后， 加入双氧水至再无气泡 生成， 结束反应； 以250rpm转速球磨法剥离5h， 离心洗涤至溶液呈中性， 得到氧化石墨烯分 散液； 以包含40g水合肼的碱性溶液95回流还原氧化石墨烯分散液1h， 制备石墨烯分散 液。 所制备的石墨烯的粒径分布D10D90为10 m20 m， 中值厚度为30nm。 0039 二氧化硅溶胶的制备:将正硅酸乙酯加入到100g无水乙醇中， 搅拌1h， 为溶液A； 将 100g乙醇与200g去离子水混合并用盐酸调节pH为3， 为溶液B； 边搅拌边将溶液B缓慢滴加入 溶液A中， 滴加完成后再继续搅拌1h。 其中正硅酸乙酯的含量为20wt。 0。
16、040 石墨烯基涂料的制备： 将石墨烯分散液加入到二氧化硅溶胶中， 搅拌1h， 并放置 24h， 制成石墨烯基涂料。 涂料中石墨烯的含量为0.3wt。 0041 石墨烯基涂层的制备： 将碳钢表面处理后， 将石墨烯基涂层喷涂到碳钢表面， 室温 晾干10mim， 在150下干燥30min， 重复2次， 在碳钢表面制备石墨烯基涂层。 0042 实施例8 0043 与实施例7不同的是， 石墨烯基涂料中正硅酸乙酯的含量为12wt， 石墨烯基涂层 的干燥温度为200。 0044 实施例9 0045 与实施例7不同的是， 石墨烯基涂料中正硅酸乙酯的含量为13wt， 石墨烯基涂层 的干燥温度为300。 004。
17、6 实施例10 0047 与实施例7不同的是， 石墨烯基涂料中正硅酸乙酯的含量为15wt， 石墨烯基涂层 的干燥温度为400。 0048 对比例1： 0049 二氧化硅溶胶的制备:正硅酸乙酯加入到100g无水乙醇中， 搅拌1h， 为溶液A； 将 100g乙醇与200g去离子水混合并用盐酸调节pH为3， 为溶液B； 边搅拌边将溶液B缓慢滴加入 溶液A中， 滴加完成后再继续搅拌1h。 其中正硅酸乙酯的含量为11wt。 0050 二氧化硅涂层的制备： 将碳钢表面处理后， 以1cm/min的速率垂直浸入二氧化硅溶 胶中， 保持5min， 以1cm/min的速率二氧化硅溶胶中提起， 室温晾干10mim，。
18、 在200下干燥 30min， 在碳钢表面制备二氧化硅涂层。 0051 性能测试： 实施例110的石墨烯基涂层， 对比例1的二氧化硅涂层， 按照国标 说明书 3/4 页 5 CN 105754383 A 5 GBT10125-2012进行中性氯化钠盐雾试验， 1000h后评定其质量损失； 按照GB10124-88进行 乙酸氯化钠溶液全浸试验， 500h后评定质量损失率； 按照GBT12967.2-2008进行石墨烯基涂 层的耐磨性， 1kg负荷， 20000圈后涂层完整为合格， 漏出基体材料为不合格； 按照GB/T9286- 1998测试涂层的附着力， 1mm间距， 10N/25mm测试后评定。
19、级别， 0级： 切割边缘完整平滑， 无脱 落。 0052 0053 0054 从上表可以看出， 实施例110石墨烯基涂层的耐中性盐雾性能、 耐乙酸氯化钠全 浸腐蚀性能、 耐磨性等性能优于对比例1的二氧化硅涂层， 特别是实施例25中， 当涂料中 石墨烯衍生物的含量为0.05wt1wt， 氧化石墨烯的粒径分布D10D90为5 m50 m， 中 值厚度为10nm50nm时， 石墨烯基涂层耐中性盐雾性能、 耐乙酸氯化钠全浸腐蚀性能最佳。 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰， 皆 应属本发明的涵盖范围。 说明书 4/4 页 6 CN 105754383 A 6 。