阅读说明：本技术 具有抑菌特性的石墨烯基水性防腐涂料及其制备方法 (Graphene-based water-based anticorrosive paint with antibacterial property and preparation method thereof ) 是由 冯杰 王方强 刘曦 陈家慧 蔡钢 毛健 于 2020-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了具有抑菌特性的石墨烯基水性防腐涂料及其制备方法,涉及复合材料科学技术领域,解决了处理微生物腐蚀的效果却并不理想的问题。本发明包括(2)将一定量的氧化石墨烯粉末加入到150mL去离子水中,用细胞破碎机超声处理混合物20～60min,然后在该分散液中加入步骤(1)中所制备的氧化银颗粒,超声处理1～10min,连续搅拌3～8h,得到氧化银/氧化石墨烯复合物,过滤、冷冻干燥；(3)按0.1～2.0wt％的比例将(2)中制备产物添加到适量的丁苯胶乳(固含量48～52％)中,并搅拌1～5h,即可得到复合涂料。本发明表现出高效抑菌、防腐能力,可应对多种腐蚀类型。(The invention discloses a graphene-based water-based anticorrosive paint with antibacterial property and a preparation method thereof, relates to the technical field of composite material science, and solves the problem that the effect of treating microbial corrosion is not ideal. Adding a certain amount of graphene oxide powder into 150mL of deionized water, carrying out ultrasonic treatment on the mixture for 20-60 min by using a cell crusher, then adding the silver oxide particles prepared in the step (1) into the dispersion liquid, carrying out ultrasonic treatment for 1-10 min, continuously stirring for 3-8 h to obtain a silver oxide/graphene oxide compound, filtering, and freeze-drying; (3) and (3) adding the product prepared in the step (2) into a proper amount of styrene-butadiene latex (with the solid content of 48-52%) according to the proportion of 0.1-2.0 wt%, and stirring for 1-5 hours to obtain the composite coating. The invention has high-efficiency antibacterial and antiseptic abilities, and can cope with various corrosion types.)

具有抑菌特性的石墨烯基水性防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料科学技术领域，具体涉及具有抑菌特性的石墨烯基水性防腐涂料及其制备方法。

背景技术

涂层防护是金属材料在实际使用当中最常见的保护手段，其将腐蚀环境与金属直接隔断，避免了腐蚀反应的发生。但材料在不同的使用环境中，其面对的腐蚀种类多样化，例如在海洋、土壤、油田等环境中，金属和涂层不仅要应对氧气、电解质溶液带来的电化学腐蚀反应，还要可能面临各种微生物在其表面的繁殖、滋生，最终引起部件的重量增加，且部分细菌的分泌物具有腐蚀性，易造成涂层和金属的局部腐蚀，危害更甚。

作为石墨烯的衍生物，氧化石墨烯也有着相似的二维碳结构，因此其稳定性强，对气体或液体有着良好的阻隔作用，且由于氧化石墨烯中保留有一定量的官能团，其在水中和聚合物基料中的分散性好，可增强涂料对腐蚀介质的抗渗透能力。同时，氧化石墨烯也是纳米颗粒的理想模板材料，在简单的机械作用下，颗粒即可有效地分布在氧化石墨烯表面，这有利于负载物发挥其功能特性，也为多功能石墨烯基涂料的应用和设计提供了新思路。

目前，石墨烯/聚合物防腐涂料的设计中，其更多考虑的是将其用于处理电化学腐蚀问题(如中国专利申请CN201910565419.4、CN201911264487.3)，而处理微生物腐蚀的效果却并不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：处理微生物腐蚀的效果却并不理想，本发明提供了解决上述问题的具有抑菌特性的石墨烯基水性防腐涂料及其制备方法。本发明旨在保证聚合物涂料防腐性能增强的同时，使其具有高效抑菌特性，以便应对多种腐蚀环境要求。

本发明通过下述技术方案实现：

具有抑菌特性的石墨烯基水性防腐涂料，包括以水为溶剂的填充物，所述填充物包括氧化石墨烯，还包括负载于氧化石墨烯表面的功能性氧化银颗粒，所述氧化石墨烯用于起介质阻隔作用，所述水为去离子水。

具有抑菌特性的石墨烯基水性防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将4～6g过硫酸钠、0.3～0.9g十二烷基苯磺酸钠与150mL去离子水混合形成溶液。将氢氧化钠溶液(2.5mol/L)逐步滴入上述体系，直到pH值变为12～14，然后在水浴中加热到50～80℃，并在连续搅拌下，缓慢滴加硝酸银溶液(50mL,0.4mol/L)，约15～25min，然后在此条件下保温10～40min，得到氧化银颗粒沉淀，过滤、洗涤、冷冻干燥；

(2)将一定量的氧化石墨烯粉末加入到150mL去离子水中，用细胞破碎机超声处理混合物20～60min，然后在该分散液中加入步骤(1)中所制备的氧化银颗粒，超声处理1～10min，连续搅拌3～8h，得到氧化银/氧化石墨烯复合物，过滤、冷冻干燥；

(3)按0.1～2.0wt％的比例将(2)中制备产物添加到适量的丁苯胶乳(固含量48～52％)中，并搅拌1～5h，即可得到复合涂料。

以上步骤中，所述的氧化银由多价态(I,III)的AgO和单价(I)的Ag₂O构成，其中AgO的重量百分比不小于10％，在氧化银/氧化石墨烯复合物中氧化银的重量百分比控制在5～40％。

本发明具有如下的优点和有益效果：

(1)本发明的氧化石墨烯含有一定官能团，其能有效地负载氧化银颗粒，避免了颗粒的团聚；

(2)本发明使用丁苯胶乳作为主要涂料成分，氧化银/氧化石墨烯复合物作为功能填料，复合体系可以水为溶剂；

(3)本发明的复合涂料表现出高效抑菌、防腐能力，可应对多种腐蚀类型。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

在对本发明的任意实施例进行详细的描述之前，应该理解本发明的应用不局限于下面的说明或附图中所示的结构的细节。本发明可采用其它的实施例，并且可以以各种方式被实施或被执行。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性改进前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

本发明旨在保证聚合物涂料防腐性能增强的同时，使其具有高效抑菌特性，以便应对多种腐蚀环境要求。

本发明通过下述技术方案实现：

具有抑菌特性的石墨烯基水性防腐涂料，包括以水为溶剂的填充物，所述填充物包括氧化石墨烯，还包括负载于氧化石墨烯表面的功能性氧化银颗粒，所述氧化石墨烯用于起介质阻隔作用，所述水为去离子水。

防腐涂料的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1、将4～6g过硫酸钠、0.3～0.9g十二烷基苯磺酸钠与150mL去离子水混合形成溶液；

S2、将氢氧化钠溶液逐步滴入S1中的所述溶液，直到pH值变为碱性；

S3、经过S2处理后，然后在水浴中加热到50～80℃，并在连续搅拌下，缓慢滴加硝酸银溶液，然后在继续保温10～40min，得到氧化银颗粒沉淀；

S4、对氧化银颗粒预处理后，加入氧化石墨烯粉末的分散液中，超声处理然后持续搅拌3～8h，得到氧化银/氧化石墨烯复合物，过滤、冷冻干燥；

S5、将S4干燥后的氧化银/氧化石墨烯复合物以一定比例添加到丁苯胶乳中，并搅拌1～5h，得到复合涂料。

进一步地，所述氢氧化钠溶液为2.5mol/L的氢氧化钠溶液，直到pH值变为碱性，此时pH值为12～14。

进一步地，所述硝酸银溶液为50mL,0.4mol/L的硝酸银溶液，滴加硝酸银溶液的时间在15～25min。

进一步地，所述S4预处理包括对得到的氧化银颗粒进行沉淀，过滤、洗涤、冷冻干燥。

进一步地，所述氧化石墨烯粉末的分散液的制备过程如下：

将氧化石墨烯粉末加入到150mL去离子水中，用细胞破碎机超声处理混合物20～60min，得到氧化石墨烯粉末的分散液。

进一步地，所述丁苯胶乳为固体含量48～52％的丁苯胶乳。

进一步地，所述氧化银由多价态的AgO和单价的Ag₂O构成，其中AgO的重量百分比不小于10％，多价态包括一价和三价。

进一步地，所述氧化银/氧化石墨烯复合物中氧化银的重量百分比为5～40％，氧化银/氧化石墨烯复合物在丁苯胶乳中的添加量为0.1～2.0wt％。

实施例1

(1)将4.8g过硫酸钠、0.68g十二烷基苯磺酸钠与150mL去离子水混合形成溶液。将氢氧化钠溶液(2.5mol/L)逐步滴入上述体系，直到pH值变为13，然后在水浴中加热到60℃，并在连续搅拌下，缓慢滴加硝酸银溶液(50mL,0.4mol/L)，约20min，然后在此条件下保温30min，得到氧化银(AgO含量为30.2wt％)颗粒沉淀，过滤、洗涤、冷冻干燥；

(2)将150mg氧化石墨烯粉末加入到150mL去离子水中，用细胞破碎机超声处理混合物30min，形成稳定的分散液。然后在该分散液中加入100mg氧化银颗粒，超声处理3min，连续搅拌7h，得到氧化银/氧化石墨烯复合物，过滤、冷冻干燥；

(3)按1.5wt％的比例将(2)中制备产物添加到10mL丁苯胶乳中，并搅拌3h，得到复合涂料，并将其涂覆于基底上，分别测试电化学性能和抑菌性。结果显示，相比丁苯胶乳，上述过程中制备的复合涂料的腐蚀电流下降(1.04×10^-5A/cm²→2.22×10^-7A/cm²)，防腐性能大幅增强，且对大肠杆菌的抑菌率从33.0％上升至87.4％。因此，该涂料表现出高效防腐、抑菌性。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。