本发明属于防腐材料技术领域，涉及一种石墨烯包覆云母材料及其制备方法和应用。
背景技术：
腐蚀是金属、混凝土、木材等材料受周围环境介质的化学作用或电化学作用而损坏的现象，会带来大量的经济损失和安全隐患。常用的防腐蚀方法是在材料表面涂覆涂层，实现对材料的屏蔽和保护。
重防腐涂料是相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。目前，采用重防腐涂料对金属进行保护仍然是最为有效的防腐蚀手段。
目前，国内常用的重防腐涂料体系有环氧树脂涂料、聚氨酯树脂涂料等。环氧树脂拥有良好的成膜性能和较高的附着力，但环氧树脂不耐老化，易粉化，高温下承受强腐蚀介质能力差；聚氨酯树脂涂料附着力优异、力学性能好、抗化学腐蚀性好，但施工性能和储存稳定性差，漆膜容易起泡，此外，聚氨酯涂料生产过程中使用的原材料异氰酸酯对人有很大的毒性。因此，现有的重防腐涂料的难满足高附着力、耐酸碱、耐盐雾的要求。
技术实现要素：
本发明提出一种石墨烯包覆云母材料及其制备方法和应用，解决了现有技术中的重防腐涂料耐盐雾性差、耐腐蚀性不好的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种石墨烯包覆云母材料的制备方法，包括以下步骤：
s1.将云母与水混合，加热，加入锌盐和尿素，混合均匀，得到混合液
s2.向步骤s1得到的混合液中加入石墨烯水溶液，搅拌5～100min后，干燥，得到石墨烯包覆云母材料。
作为进一步的技术方案，所述云母与水的质量比为3～5：20。
作为进一步的技术方案，所述云母粒径为100～160目。
作为进一步的技术方案，所述石墨烯水溶液中，石墨烯的质量分数为3～5％。
作为进一步的技术方案，步骤s1中，锌盐的添加量占混合液质量的0.1～1％,尿素的添加量占混合液质量的1～10％。
作为进一步的技术方案，步骤s1中，加热温度为50～100℃。
作为进一步的技术方案，所述锌盐为zncl、znno3或znso4。
作为进一步的技术方案，所述石墨烯由电解法制得，所述石墨烯的层数为1～20层。
一种石墨烯包覆云母材料，所述石墨烯包覆云母材料通过上述的一种石墨烯包覆云母材料的制备方法制备得到。
一种石墨烯包覆云母材料的应用，所述石墨烯包覆云母材料用于添加到树脂中，制备石墨烯包覆云母重防腐涂料。
作为进一步的技术方案，所述石墨烯包覆云母材料的添加量占所述树脂质量的1～30％。
作为进一步的技术方案，所述树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂和聚四氟乙烯树脂中的一种或多种。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，先将云母与水混合后，加入锌盐和尿素，再加入石墨烯水溶液，混合均匀后烘干制得石墨烯包覆云母材料，将制得的石墨烯包覆云母材料添加到树脂中得到的重防腐涂料不仅具有良好的附着性和耐冲击性，同时耐酸碱性、耐盐雾性、耐老化性等性能优异，防腐效果大大提高，适合推广使用。
2、本发明中，锌盐和尿素的加入，锌盐和尿素具有很好的水溶性，提高了云母和石墨烯在水中的分散性，同时，提高了石墨烯与云母之间的界面相容性，使得制备的石墨烯包覆云母材料中，石墨烯与云母的结合更加牢靠，进而，将制备的石墨烯包覆云母材料添加到树脂中，石墨烯包覆云母材料在树脂基体中能够更好的分散，从而提高了重防腐涂料的附着性、耐冲击性及耐腐蚀性，有效解决了石墨烯在树脂基体中易聚集、分散困难的难题。
3、本发明中，石墨烯强度高，韧性好，结构稳定性好，云母耐热性高，耐酸碱性好，抗压性高，将石墨烯与云母结合，制备石墨烯包覆云母材料添加到树脂中得到的重防腐涂料不仅强度高、耐冲击性好，而且耐酸碱性、耐腐蚀性具有很大的提高，同时还具有高的附着力，有效解决了现有技术中的重防腐涂料耐盐雾性差，防腐性能不好的问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种石墨烯包覆云母重防腐涂料，由以下步骤制备：
s1.将云母粉碎至粒径100～160目后，与水按质量比3：20混合于烧杯中，水浴加热至50℃，机械搅拌，加入zncl和尿素，混合均匀，得到混合液，zncl的添加量占混合液质量的0.1％，尿素的添加量占混合液质量的1％；
s2.向步骤s1得到的混合液中加入等体积质量分数为3％的石墨烯水溶液，搅拌5min后，干燥，得到石墨烯包覆云母材料；
s3.将步骤s2得到的石墨烯包覆云母材料添加到环氧树脂中，石墨烯包覆云母材料的添加量占环氧树脂质量的1％，搅拌混合均匀，得到石墨烯包覆云母重防腐涂料。
实施例2
一种石墨烯包覆云母重防腐涂料，由以下步骤制备：
s1.将云母粉碎至粒径100～160目后，与水按质量比1：4混合于烧杯中，水浴加热至100℃，机械搅拌，加入znno3和尿素，混合均匀，得到混合液，znno3的添加量占混合液质量的1％，尿素的添加量占混合液质量的10％；
s2.向步骤s1得到的混合液中加入等体积质量分数为5％的石墨烯水溶液，搅拌100min后，干燥，得到石墨烯包覆云母材料；
s3.将步骤s2得到的石墨烯包覆云母材料添加到环氧树脂中，石墨烯包覆云母材料的添加量占环氧树脂质量的30％，搅拌混合均匀，得到石墨烯包覆云母重防腐涂料。
实施例3
一种石墨烯包覆云母重防腐涂料，由以下步骤制备：
s1.将云母粉碎至粒径100～160目后，与水按质量比3：20混合于烧杯中，水浴加热至60℃，机械搅拌，加入znso4和尿素，混合均匀，得到混合液，znso4的添加量占混合液质量的0.3％，尿素的添加量占混合液质量的3％；
s2.向步骤s1得到的混合液中加入等体积质量分数为3.5％的石墨烯水溶液，搅拌20min后，干燥，得到石墨烯包覆云母材料；
s3.将步骤s2得到的石墨烯包覆云母材料添加到环氧树脂中，石墨烯包覆云母材料的添加量占环氧树脂质量的10％，搅拌混合均匀，得到石墨烯包覆云母重防腐涂料。
实施例4
一种石墨烯包覆云母重防腐涂料，由以下步骤制备：
s1.将云母粉碎至粒径100～160目后，与水按质量比1：4混合于烧杯中，水浴加热至85℃，机械搅拌，加入znno3和尿素，混合均匀，得到混合液，znno3的添加量占混合液质量的0.7％，尿素的添加量占混合液质量的7％；
s2.向步骤s1得到的混合液中加入等体积质量分数为4％的石墨烯水溶液，搅拌50min后，干燥，得到石墨烯包覆云母材料；
s3.将步骤s2得到的石墨烯包覆云母材料添加到环氧树脂中，石墨烯包覆云母材料的添加量占环氧树脂质量的20％，搅拌混合均匀，得到石墨烯包覆云母重防腐涂料。
实施例5
一种石墨烯包覆云母重防腐涂料，由以下步骤制备：
s1.将云母粉碎至粒径100～160目后，与水按质量比1：5混合于烧杯中，水浴加热至70℃，机械搅拌，加入zncl和尿素，混合均匀，得到混合液，zncl的添加量占混合液质量的0.5％，尿素的添加量占混合液质量的5％；
s2.向步骤s1得到的混合液中加入等体积质量分数为5％的石墨烯水溶液，搅拌80min后，干燥，得到石墨烯包覆云母材料；
s3.将步骤s2得到的石墨烯包覆云母材料添加到环氧树脂中，石墨烯包覆云母材料的添加量占环氧树脂质量的25％，搅拌混合均匀，得到石墨烯包覆云母重防腐涂料。
对比例1
一种重防腐涂料，由以下步骤制备：
s1.将云母粉碎至粒径100～160目后，与水按质量比1：5混合于烧杯中，水浴加热至70℃，机械搅拌，混合均匀，得到混合液；
s2.向步骤s1得到的混合液中加入等体积质量分数为5％的石墨烯水溶液，搅拌80min后，干燥，得到石墨烯包覆云母材料；
s3.将步骤s2得到的石墨烯包覆云母材料添加到环氧树脂中，石墨烯包覆云母材料的添加量占环氧树脂质量的25％，搅拌混合均匀，得到重防腐涂料。
对比例2
一种重防腐涂料，由以下步骤制备：
s1.将云母粉碎至粒径100～160目后，与水按质量比1：5混合于烧杯中，水浴加热至70℃，机械搅拌，加入zncl，混合均匀，得到混合液，zncl的添加量占混合液质量的0.5％；
s2.向步骤s1得到的混合液中加入等体积质量分数为5％的石墨烯水溶液，搅拌80min后，干燥，得到石墨烯包覆云母材料；
s3.将步骤s2得到的石墨烯包覆云母材料添加到环氧树脂中，石墨烯包覆云母材料的添加量占环氧树脂质量的25％，搅拌混合均匀，得到重防腐涂料。
对比例3
一种重防腐涂料，由以下步骤制备：
s1.将云母粉碎至粒径100～160目后，与水按质量比1：5混合于烧杯中，水浴加热至70℃，机械搅拌，加入尿素，混合均匀，得到混合液，尿素的添加量占混合液质量的5％；
s2.向步骤s1得到的混合液中加入等体积质量分数为5％的石墨烯水溶液，搅拌80min后，干燥，得到石墨烯包覆云母材料；
s3.将步骤s2得到的石墨烯包覆云母材料添加到环氧树脂中，石墨烯包覆云母材料的添加量占环氧树脂质量的25％，搅拌混合均匀，得到重防腐涂料。
对比例4
一种重防腐涂料，由石墨烯、云母粉和环氧树脂混合搅拌而成，其中，石墨烯的添加量占环氧树脂质量的5％、云母的添加量占环氧树脂质量的20％。
实施例1～5及对比例1～3中，云母由市面上购得；石墨烯由电解法制得，石墨烯的层数为1～20层；石墨烯水溶液中还添加了分散剂，分散剂的添加量占石墨烯水溶液质量的1％，分散剂为洗洁精，由市面上购得，洗洁精的配方为：直链烷基苯磺酸10.5份，脂肪醇醚硫酸钠8份，烷基醇酰胺65012份，防腐剂凯松0.08份，氢氧化钠1.3份，脂肪醇聚氧乙烯醚8份，乙二胺四乙酸二钠0.1份，氯化钠1份，去离子水69.02份；环氧树脂可替换为聚氨酯树脂、聚四氟乙烯树脂等其它类树脂。
对实施例1～5及对比例1～4制备的重防腐涂料进行如下性能测试：
1、附着力：按照gb/t5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》中规定的实验方法，测试样品的附着力；
2、耐冲击性：按照gb/t1732-1993《漆膜耐冲击性测定法》中规定的实验方法，测试样品的耐冲击性；
3、耐盐雾：按照gb/t1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》中规定的实验方法，测试样品的耐盐雾性；
4、耐酸性：按照gb/t1771-2007《色漆和清漆_耐液体介质的测定》中规定的实验方法，测试样品的耐酸性(10％h2so4)；
5、耐碱性：按照gb/t1771-2007《色漆和清漆_耐液体介质的测定》中规定的实验方法，测试样品的耐碱性(10％naoh)；
6、耐老化性：按照gb/t1865-2009《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射暴露》中规定的实验方法，测试样品的耐老化性；
测试结果见下表：
表1实施例1～5及对比例1～4制备的重防腐涂料的性能测试结果
从表1中数据可以看出，本发明将石墨烯包覆云母材料添加到树脂中，与直接将石墨烯、云母添加到树脂中相比，制得的重防腐涂料的力学性能和理化性能等均有了显著的提升，起到了意料不到的效果。对比例1的石墨烯包覆云母材料制备中未添加锌盐和尿素，对比例2的石墨烯包覆云母材料制备中未添加尿素，对比例3的石墨烯包覆云母材料制备中未添加锌盐，对比例4直接将石墨烯、云母与树脂混合，结果与对比例1～4相比，实施例1～5制备的石墨烯包覆云母重防腐涂料的附着力显著提高，耐冲击性能优异，而且耐酸性、耐碱性、耐盐雾性、耐老化性等性能突出，说明将本发明制备的石墨烯包覆云母材料添加到树脂中得到的重防腐涂料不仅具有良好的附着性和耐冲击性，同时耐酸碱性、耐盐雾性、耐老化性等性能优异，防腐效果大大提高，适合推广使用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。