一种石墨烯复合防腐涂层的制备方法

技术领域

本发明属于防腐涂层制备技术领域，具体涉及一种石墨烯复合防腐涂层的制备方法。

背景技术

金属腐蚀是金属与周围环境之间发生化学或电化学作用而引起的变质或破坏的现象。金属腐蚀给国民经济和社会生活造成严重的危害。材料腐蚀造成金属设备和工程结构破坏，提前退出服役，其经济损失要比材料本身费用大得多。每年由于金属腐蚀产生的直接经济损失占国民生产总值的4.2％左右，全世界每年因腐蚀而报废的金属材料约占当年金属生产量的1/10。

传统的用于金属表面处理的技术主要是铬酸盐处理和磷酸盐处理技术，但是传统的金属表面处理技术对于人体和环境都有很大的损害。目前国内外腐蚀科学领域都在寻求环境友好、绿色环保的铬酸盐钝化处理的替代技术，其中一些具有多个羟基基团的有机聚合物制备的有机涂层备受研究人员的青睐，如能在有机-无机材料间架起桥梁的有机溶剂-硅烷偶联剂成为较具潜力的表面处理剂，可作为传统磷化、钝化等技术的替代技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯复合防腐涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1：金属铜片的预处理：将大小为1×1cm

S2：将氧化石墨烯分散在去离子水中，然后加入聚多巴胺，搅拌超声溶解后移至聚四氟乙烯反应釜中，在200～220℃下反应2～4h后，冷却后，过滤，然后用去离子水进行洗涤数次，干燥后备用。

S3：将漆酚加入到N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌，然后将步骤S1中预处理好的铜片浸入到该溶液中，取出后缓慢晾干，然后在80～90℃下真空干燥5～10min，进而再次浸入该溶液中，干燥，如此反复5～8次，备用。

S4：将步骤S2中的氧化石墨烯加入到N,N-二甲基甲酰胺，超声搅拌20～30min，然后将上述步骤S3中的铜片浸入该溶液中15～20min，然后取出自然晾干，放置在真空干燥箱中，以升温速率为0.2～0.5℃/min升温至75～80℃保温0.5h后，冷却，得到所述石墨烯复合防腐涂层。

优选地，上述所述的漆酚结构式为：

优选的，上述所述的氧化石墨烯和聚多巴胺的质量比为(0.32～0.44):(1.69～2.96)。

优选的，上述所述的N,N-二甲基甲酰胺和漆酚的质量比为(15～40):(3～8)。

优选的，上述所述的步骤S2中的氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为(0.45～0.55)g:(18～30)mL。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中，漆酚具有酚羟基结构，通过聚多巴胺改性后的氧化石墨烯，氧化石墨烯表面富含有大量的羟基和羧基等基团，而且聚多巴胺是间苯二酚结构、儿茶酚结构是一种强配位体，对氧化石墨烯改性之后，改性氧化石墨烯具有较强的金属吸附性能，能够紧密的金属表面，保护金属表面不受腐蚀；和漆酚能够产生氢键相互作用，氢键作用有利于电子的传导，因此能够有效地提高抗腐蚀性能，同时所述抗腐蚀涂层还具有共轭体系，有丰富的π电子云，产生π-π相互作用，有较强的吸附性能和抗腐蚀性能。

附图说明

图1为本发明实施例1制备石墨烯复合防腐涂层在3.5wt.％的NaCl溶液中浸泡72h前后的SEM对比图谱。

具体实施方式

下面对本发明实施例作具体详细的说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

实施例1

一种石墨烯复合防腐涂层的制备方法，具体包括以下步骤：

S1：金属铜片的预处理：将大小为1×1cm

S2：将氧化石墨烯分散在去离子水中，然后加入聚多巴胺，搅拌超声溶解后移至聚四氟乙烯反应釜中，在200℃下反应2h后，冷却后，过滤，然后用去离子水进行洗涤数次，干燥后备用，其中氧化石墨烯和聚多巴胺的质量比为0.32:1.69。

S3：将漆酚加入到N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌，然后将步骤S1中预处理好的铜片浸入到该溶液中，取出后缓慢晾干，然后在80℃下真空干燥5min，进而再次浸入该溶液中，干燥，如此反复5次，备用，其中N,N-二甲基甲酰胺和漆酚的质量比为15:3。

S4：将步骤S2中的氧化石墨烯加入到N,N-二甲基甲酰胺，超声搅拌20min，然后将上述步骤S3中的铜片浸入该溶液中15min，然后取出自然晾干，放置在真空干燥箱中，以升温速率为0.2℃/min升温至75℃保温0.5h后，冷却，得到所述石墨烯复合防腐涂层，其中步骤S2中的氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为0.45g:18mL。

实施例2

一种石墨烯复合防腐涂层的制备方法，具体包括以下步骤：

S1：金属铜片的预处理：将大小为1×1cm

S2：将氧化石墨烯分散在去离子水中，然后加入聚多巴胺，搅拌超声溶解后移至聚四氟乙烯反应釜中，在220℃下反应4h后，冷却后，过滤，然后用去离子水进行洗涤数次，干燥后备用，其中氧化石墨烯和聚多巴胺的质量比为0.44:2.96。

S3：将漆酚加入到N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌，然后将步骤S1中预处理好的铜片浸入到该溶液中，取出后缓慢晾干，然后在90℃下真空干燥10min，进而再次浸入该溶液中，干燥，如此反复8次，备用，其中N,N-二甲基甲酰胺和漆酚的质量比为40:8。

S4：将步骤S2中的氧化石墨烯加入到N,N-二甲基甲酰胺，超声搅拌30min，然后将上述步骤S3中的铜片浸入该溶液中20min，然后取出自然晾干，放置在真空干燥箱中，以升温速率为0.5℃/min升温至80℃保温0.5h后，冷却，得到所述石墨烯复合防腐涂层，其中步骤S2中的氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为0.55g:30mL。

实施例3

一种石墨烯复合防腐涂层的制备方法，具体包括以下步骤：

S1：金属铜片的预处理：将大小为1×1cm

S2：将氧化石墨烯分散在去离子水中，然后加入聚多巴胺，搅拌超声溶解后移至聚四氟乙烯反应釜中，在210℃下反应3h后，冷却后，过滤，然后用去离子水进行洗涤数次，干燥后备用，其中氧化石墨烯和聚多巴胺的质量比为0.37:1.96。

S3：将漆酚加入到N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌，然后将步骤S1中预处理好的铜片浸入到该溶液中，取出后缓慢晾干，然后在85℃下真空干燥7min，进而再次浸入该溶液中，干燥，如此反复6次，备用，其中N,N-二甲基甲酰胺和漆酚的质量比为20:5。

S4：将步骤S2中的氧化石墨烯加入到N,N-二甲基甲酰胺，超声搅拌25min，然后将上述步骤S3中的铜片浸入该溶液中17min，然后取出自然晾干，放置在真空干燥箱中，以升温速率为0.3℃/min升温至77℃保温0.5h后，冷却，得到所述石墨烯复合防腐涂层，其中步骤S2中的氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为0.48g:24mL。

实施例4

一种石墨烯复合防腐涂层的制备方法，具体包括以下步骤：

S1：金属铜片的预处理：将大小为1×1cm

S2：将氧化石墨烯分散在去离子水中，然后加入聚多巴胺，搅拌超声溶解后移至聚四氟乙烯反应釜中，在215℃下反应3h后，冷却后，过滤，然后用去离子水进行洗涤数次，干燥后备用，其中氧化石墨烯和聚多巴胺的质量比为0.42:2.69。

S3：将漆酚加入到N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌，然后将步骤S1中预处理好的铜片浸入到该溶液中，取出后缓慢晾干，然后在85℃下真空干燥8min，进而再次浸入该溶液中，干燥，如此反复7次，备用，其中N,N-二甲基甲酰胺和漆酚的质量比为30:7。

S4：将步骤S2中的氧化石墨烯加入到N,N-二甲基甲酰胺，超声搅拌28min，然后将上述步骤S3中的铜片浸入该溶液中18min，然后取出自然晾干，放置在真空干燥箱中，以升温速率为0.4℃/min升温至78℃保温0.5h后，冷却，得到所述石墨烯复合防腐涂层，其中步骤S2中的氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为0.53g:25mL。

实验例

性能测试——电化学阻抗测试采用三电极体系在电化学工作站CHI660e上进行，Ag/AgCl电极作为辅助电极，铂片电极作为参比电极，涂覆有本发明实施例1～4的铜片作为工作电极，电解液是3.5wt.％的氯化钠水溶液，工作电极经氯化钠溶液浸泡30min后达到环境稳定状态后进行阻抗测试，测试频率范围为10

表1.阻抗测试结果：

从表1中可以看出，本发明实施例1～4制备的石墨烯复合防腐涂层的阻抗实部均在342.4kΩ·cm