本发明涉及耐腐蚀技术领域，具体地，涉及一种耐腐蚀组合物及其在制备耐腐蚀涂层方面的应用。
背景技术：
目前现有的电饭锅内胆涂层多是聚四氟乙烯(ptfe)，它易受到大米、肉等酸性物质的腐蚀，受到腐蚀后涂层脱落，一旦摄入人体不能被分解，也不易排泄，长期积累会对人体造成伤害。
聚醚醚酮(peek)是一种全芳香族半结晶型的热塑性特种工程塑料，大分子链上含有柔性的醚键、刚性的苯环及可以提高分子间作用力的羰基，peek结构规整，具有很强的耐磨性、耐热性、自润滑性、高模量、高韧性、高强度、加工性好等优异的综合性能，还具有耐水解、耐腐蚀等优点。所以广泛应用于制造烹饪用具、汽车零部件以及其他设备的耐腐蚀耐磨涂料。但是现有的聚醚醚酮涂料还存在涂层强度不足易脱落，以及涂层导热性不够的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种耐腐蚀组合物，该耐腐蚀组合物可以解决现有的聚醚醚酮耐腐蚀涂料存在的涂层强度不足和导热性不够的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种耐腐蚀组合物，其特征在于，该耐腐蚀组合物含有聚醚醚酮树脂、氧化石墨烯、表面活性剂和水，其中，相对于100重量份的聚醚醚酮树脂，氧化石墨烯的含量为0.5-10重量份，表面活性剂的含量为1-10重量份，水的含量为100-500重量份。
本发明还提供上述耐腐蚀组合物在制备耐腐蚀涂层方面的应用。
通过上述技术方案，氧化石墨烯独特的片层结构使得聚醚醚酮树脂粉末可以插入氧化石墨烯片层之间，从而可以使聚醚醚酮树脂粉末在水溶液中分散均匀并且可以提高由耐腐蚀组合物制得的耐腐蚀涂层的强度和附着力。同时氧化石墨烯的高导热率可以使耐腐蚀组合物制得的耐腐蚀涂层导热率大幅度提高。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种耐腐蚀组合物，其特征在于，该耐腐蚀组合物含有聚醚醚酮树脂、氧化石墨烯、表面活性剂和水，其中，相对于100重量份的聚醚醚酮树脂，氧化石墨烯的含量为0.5-10重量份，表面活性剂的含量为1-10重量份，水的含量为100-500重量份。通过引入氧化石墨烯独特的片层结构，使得聚醚醚酮树脂粉末可以插入氧化石墨烯片层之间，从而可以使聚醚醚酮树脂粉末在水溶液中分散均匀并且可以提高由耐腐蚀组合物制得的耐腐蚀涂层的强度和耐热性，且涂层耐用不易脱落。
在根据本发明的耐腐蚀组合物中，上述聚醚醚酮树脂的聚集状态没有特别的要求，只要满足可以使耐腐蚀组合物中的组分分散均匀即可。为了进一步使聚醚醚酮树脂分散均匀，并得到稳定均匀的分散体，聚醚醚酮树脂优选为粉末状，聚醚醚酮树脂粉末的粒径优选为30-80μm。
在根据本发明的耐腐蚀组合物中，聚醚醚酮树脂的熔融指数优选为80-120g/min。熔融指数在上述范围内的聚醚醚酮树脂具有适宜的分子量和加工性能，易于制备出粒径范围适宜的聚醚醚酮粉末，从而使耐腐蚀组合物分 散均匀。
在根据本发明的耐腐蚀组合物中，氧化石墨烯的含义为本领域技术人员所熟知，是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，可以为单一原子层或多层的氧化石墨烯。经过氧化处理后，氧化石墨烯仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团，如羟基、环氧基、羰基等，此类基团的存在使得片层带有负电荷，为聚合物和无机纳米粒子的负载提供了空间。优选情况下，根据本发明的耐腐蚀组合物中，氧化石墨烯可以为1-5层的氧化石墨烯微片，氧化石墨烯微片的直径可以为30-80μm，厚度可以为0.5-6nm。上述结构的氧化石墨烯可以使聚醚醚酮树脂在耐腐蚀组合物中分散得更加均匀，有利于提高由耐腐蚀组合物制得的耐腐蚀涂层的强度。氧化石墨烯可以为粉末状或溶液状的市售产品，例如为购自苏州恒球石墨烯科技有限公司的氧化石墨烯水溶液。
在根据本发明的耐腐蚀组合物中，表面活性剂的种类没有特别的要求，可以为本领域技术人员所熟知的表面活性剂，为了使各组分分散均匀并可以稳定储存，表面活性剂优选为非离子表面活性剂，具体地，上述非离子表面活性剂优选为选自辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或几种。上述种类的非离子表面活性剂在水中不发生电离，稳定性高，其分子具有两亲结构，其中的亲水基团可以以氢键与氧化石墨烯的含氧基团的氧原子连结，疏水基团可以吸附在聚醚醚酮或其他无机粒子上，从而形成均一稳定不易团聚的分散液，有助于提高耐腐蚀组合物的稳定性。
根据本发明，耐腐蚀组合物中还可以还有改性剂粉末以提高耐腐蚀组合物的稳定性以及由耐腐蚀组合物制得的耐腐蚀涂层的强度、耐腐蚀性及导热性能，其中改性剂粉末的含量可以在很大范围内变化，优选情况下，相对于100重量份的聚醚醚酮树脂，改性剂粉末的含量可以为0.1-3.5重量份。
在根据本发明的耐腐蚀组合物中，改性剂粉末的粒径可以在很大范围内变化，优选情况下，改性剂粉末的粒径为5-25μm。上述粒径范围的改性剂粉末可以与耐腐蚀组合物中的其他组分分散均匀，提高耐腐蚀组合物的贮存稳定性，并提高由耐腐蚀组合物制得的耐腐蚀涂层的质量。
在根据本发明的耐腐蚀组合物中，改性剂粉末的种类没有特别的要求，只要满足改性剂粉末可以与耐腐蚀组合物的其他组分分散均匀即可，例如改性剂粉末可以为选自石墨、金刚石和碳化硅中的一种或几种。
作为本发明优选的一个实施例，优选地，改性剂粉末可以为石墨，更优选地可以为天然鳞片石墨，石墨粉的单片层结构有助于提高耐腐蚀组合物的分散稳定性，并且能够提高由耐腐蚀组合物制得的涂层的耐腐蚀性能。
根据本发明，上述耐腐蚀组合物的制备方法没有特别的要求，可以为本领域技术人员所熟知的，例如可以为：将聚醚醚酮树脂粉末、氧化石墨烯水溶液和表面活性剂在水中分散均匀后加入改性剂粉末分散均匀，其中分散步骤优选利用超声分散方式以得到均匀稳定的耐腐蚀组合物。
本发明还提供上述耐腐蚀组合物在制备耐腐蚀涂层方面的应用。
根据本发明，上述耐腐蚀组合物可以用于制备耐腐蚀涂层，其制备方法没有特别的要求，可以为本领域技术人员所熟知的，例如静电喷涂。上述耐腐蚀组合物适用的基底材料也没有特别的要求，可以为本领域技术人员所熟知的，例如金属，具体地，可以为电饭锅内胆、化工设备和管道等。
以下通过实施例进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。在本发明的下述实施例中，聚醚醚酮树脂为吉林省中研高性能工程塑料股份有限公司，牌号为550upf；氧化石墨烯购自苏州恒球石墨烯科技有限公司；碳化硅微粉和金刚石微粉购自上海上磨磨具磨料有限公司；天然鳞片石墨粉购自青岛莱西胶体石墨厂，牌号t-299；其余试剂均为市售产品。
聚醚醚酮树脂的熔融指数采用上海发瑞仪器科技有限公司的fr-1811d 熔体流动速率仪测定，测试条件是测试温度为400℃，载荷5千克。
实施例1
本实施例用于说明本发明的耐腐蚀组合物及其制备方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指数120g/min)，0.5重量份的氧化石墨烯(1-8层的氧化石墨烯微片，直径30-80μm，层厚0.5-10nm)，1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚在100重量份水中混合均匀，在40khz，功率为50w下超声1小时，即得到本实施例的耐腐蚀组合物c1。
实施例2
本实施例用于说明本发明的耐腐蚀组合物及其制备方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指数120g/min)，0.5重量份的氧化石墨烯(1-8层的氧化石墨烯微片，直径30-80μm，层厚0.5-10nm)，1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚在100重量份水中混合均匀，在40khz，功率为50w下超声0.5小时，再加入5.5重量份碳化硅微粉(粒径5-10μm)在上述相同条件下超声2小时，即得到本实施例的耐腐蚀组合物c2。
实施例3
本实施例用于说明本发明的耐腐蚀组合物及其制备方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指数120g/min)，0.5重量份的氧化石墨烯(1-5层的氧化石墨烯微片，直径30-80μm，层厚0.5-6nm)，1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚在100重量份水中混合均匀，在40khz，功率为50w下超声0.5小时，再加入3.5重量份碳化硅微粉(粒径5-10μm)在上述相同条件下超声2小时，即得到本实施例的耐腐蚀组合物c3。
实施例4
本实施例用于说明本发明的耐腐蚀组合物及其制备方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指数80g/min)，10重量份的氧化石墨烯(1-5层的氧化石墨烯微片，直径30-80μm，层厚0.5-6nm)，10重量份的壬基酚聚氧乙烯醚在500重量份水中混合均匀，在40khz，功率为50w下超声0.5小时，再加入0.05重量份金刚石微粉(粒径10-25μm)和0.05重量份天然鳞片石墨粉(粒径5-10μm)在上述相同条件下超声2小时，即得到本实施例的耐腐蚀组合物c4。
实施例5
本实施例用于说明本发明的耐腐蚀组合物及其制备方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指数110g/min)，2.5重量份的氧化石墨烯(1-5层的氧化石墨烯微片，直径30-80μm，层厚0.5-6nm)，4.4重量份的月桂醇聚氧乙烯醚在350重量份水中混合均匀，在40khz，功率为50w下超声0.5小时，再加入6重量份天然鳞片石墨粉(粒径5-10μm)在上述相同条件下超声2小时，即得到本实施例的耐腐蚀组合物c5。
实施例6
本实施例用于说明本发明的耐腐蚀组合物及其制备方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指数120g/min)，0.5重量份的氧化石墨烯(1-8层的氧化石墨烯微片，直径30-80μm，层厚0.5-10nm)，1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚在100重量份水中混合均匀，在40khz，功率为50w下超声1小时，再加入2.3重量份天然鳞片石墨粉(粒径5-10μm)在上述相同条件下超声2小时，即得到本实施例的耐腐蚀组合物c6。
实施例7
本实施例用于说明本发明的耐腐蚀组合物及其制备方法。
采用与实施例1相同的原料和制备方法，所不同的是，聚醚米桶粉末的粒径为100μm，制备得到本实施例的耐腐蚀组合物c7。
对比例
本对比例用于说明与本发明不同的耐腐蚀组合物及其制备方法。
采用与实施例1相同的制备方法制备耐腐蚀组合物，所不同的是，不加入氧化石墨烯，得到耐腐蚀组合物d1
测试实施例
钢板表面用喷砂机处理后用乙醇和丙酮清洗，晾干后得到喷砂钢板；喷砂沙粒粒径为50μm；分别将上述实施例1-7和对比例中的耐腐蚀组合物c1-c7和d1分别采用静电喷涂技术喷涂在喷砂钢板上，于420℃保温30分钟后于室温冷却，得到耐腐蚀材料制备的耐腐蚀涂层l1-l8，平均涂膜厚度为50μm。静电喷涂工艺条件为静电高压100kv，静电电流20μa，供粉气压0.6mpa，二次进风气压0.45mpa，流化气压0.10mpa，钢板距喷枪口400mm。分别测试耐腐蚀涂层l1-l8的导热性能、耐腐蚀性能、附着力和耐冲击强度，测试结果如表1所示。
(1)导热系数测试方法：
采用fydp-4型导热率测定仪，按gb/t10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定》。标准分别对上述耐腐蚀涂层l1-l8的导热系数进行测定。
(2)耐酸碱性：
按照gb/t9274《色漆和清漆耐液体介质的测定》标准分别对上述耐腐 蚀涂层l1-l8的耐酸性进行测定。浸泡法，将耐腐蚀涂层l1-l8分别浸泡在室温30℃下的酸、碱溶液中，各浸泡24小时，容器加盖，结束后迅速用水清理耐腐蚀涂层l1-l8，并观察材料表面发生的现象。酸溶液和碱溶液分别为浓度是10重量％的硫酸水溶液和10重量％的氢氧化钠水溶液，测试结果如表1所示。
(3)附着力：
按照gb/t5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》标准分别对耐腐蚀涂层l1-l8的附着力进行测定，其中，测试过程中应力以0.5mpa/s的速率逐渐增至12mpa。所得结果如表1所示。
(4)耐冲击强度：
冲击强度按gb1732-1993《漆膜耐冲击测定法》标准分别对耐腐蚀涂层l1-l8的耐冲击强度测试
表1
注：表1中，附着力的测试过程中，a/b表示耐腐蚀涂层与底材界面之间的破坏，如，20％a/b表示耐腐蚀涂层与底材界面之间20％遭到破坏；b表示耐腐蚀涂层内的破坏，如，90％b表示耐腐蚀涂层中90％遭到破坏。
由表1中数据可以看出，与不加入氧化石墨烯的聚醚醚酮耐腐蚀涂层d1相比，本发明通过引入氧化石墨烯独特的片层结构，使得聚醚醚酮树脂粉末可以插入氧化石墨烯片层之间，从而可以使聚醚醚酮树脂粉末在水溶液中分散均匀并且由本发明的耐腐蚀组合物制备的耐腐蚀涂层具有优良的导热性能和耐酸碱腐蚀性能，耐腐蚀涂层的附着力和耐冲击强度也明显提高。从实施例1-3的数据对比可以看出，在本发明优选的耐腐蚀组合物中含有改性剂，且相对于100重量份聚醚醚酮树脂，改性剂的含量为0.1-3.5重量份的情况下，耐腐蚀组合物制得的耐腐蚀涂层具有更优异的耐冲击强度和导热性能；从实施例1与实施例6的数据对比可以看出，在本发明优选的改性剂为天然鳞片石墨的情况下，耐腐蚀组合物制得的耐腐蚀涂层强度更高，且导热性能更好；从实施例1与实施例7的数据对比可以看出，在本发明优选的聚醚醚酮粉末的粒径为30-60μm的情况下，耐腐蚀组合物制得的耐腐蚀涂层具有更优异的耐冲击强度和导热性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。