本發(fā)明涉及一種防腐涂料，尤其涉及一種石墨烯與超導元素、稀土元素制成的防腐納米涂料、制備方法及應用。
背景技術：
海洋防腐和防護是關于金屬材料和結構在海洋環(huán)境作用下產(chǎn)生腐蝕和失效及如何防止和減緩腐蝕的一門多學科、綜合性的一級科學。
目前的防腐材料通常采用鋅的粉末和環(huán)氧樹脂混合在一起，鋅的含量很高，通常達到80％-90％，附著力不足，該種方案含鋅量過高，導致原材料的浪費和環(huán)氧樹脂的不足，與金屬表面的結合力差，此外所實現(xiàn)的防腐功能少，只能用于常見的金屬防腐。
金屬納米材料具有表面能、小尺寸能，對可見光透明的涂料很好地解決了透明與隔熱的矛盾。金屬納米材料還有改進物理機械性能，增加交聯(lián)密度，提高硬度和韌性，防滲透性、屏蔽性成倍增加。發(fā)明專利申請?zhí)?01610132831.3在高真空中(10的負三次方以上)，可磨成10-20納米的粉體。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種石墨烯與超導元素、稀土元素制成的防腐納米涂料、制備方法及應用。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：一種石墨烯與超導元素、稀土元素制成的防腐納米涂料，該防腐納米涂料的成分及其質(zhì)量百分比為：8.0～12.0％鈦、8.0～12.0％鋅、8.0～12.0％石墨烯，余量為環(huán)氧樹脂。
進一步地，該防腐納米涂料的成分及其質(zhì)量百分比為：10.0％鈦、10.0％鋅、10.0％石墨烯、70.0％環(huán)氧樹脂。
進一步地，該防腐納米涂料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鐵。
進一步地，該防腐納米涂料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％銅。
進一步地，該防腐納米涂料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鈮。
一種石墨烯與超導元素、稀土元素制成的防腐納米涂料的制備方法，該方法包括如下步驟：
(1)將研磨材料分別研磨成10～20納米的粉末，所述研磨材料包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鈦、8.0～12.0％鋅、8.0～12.0％石墨烯；
(2)將研磨成粉末的鈦、鋅和石墨烯分別放入旋轉(zhuǎn)的環(huán)氧樹脂打漿機中，打漿至少30分鐘后制得防腐納米涂料，將防腐納米涂料灌入桶中，密封保存。
進一步地，所述步驟1中，所述研磨材料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鐵。
進一步地，所述步驟1中，所述研磨材料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％銅。
進一步地，所述步驟1中，所述研磨材料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鈮。
一種石墨烯與超導元素、稀土元素制成的防腐納米涂料的應用，所述防腐納米涂料涂在金屬表面，增強陰極保護功能。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明從超導性元素和稀土元素中，選擇防腐能力和陰極保護均很強的金屬鈦、鋅與石墨烯均制造成十個納米至二十左右的粉體。將石墨烯、鈦、鋅和環(huán)氧樹脂用打漿機物理混合。這樣制備成的防腐涂料具有八大特點：
一、采用既為超導性元素又為稀土元素的鈦和鋅，使得涂料具有超導體功能和稀土功能；
二、采用石墨烯，石墨烯的導電速度是光電速度的三分之一，使得涂料具有超導體功能；
三、將研磨材料研磨成10～20納米，使得涂料具有納米功能，具體為：
納米級鈦、納米級鋅、納米級石墨烯所組成的涂料已經(jīng)成為納米級改性涂料。納米級改性涂料品種、性能有：
(1)納米氧化物、納米碳化物、納米氮化物、納米金屬和合金及等等。
(2)納米改性涂料與有機、無機結合后又成為復合改性涂料?？蓪⑼苛系男阅軒妆叮瑤资兜卦鲩L，可將納米材料的奇特效應產(chǎn)生意外效果。
(3)由于納米材料有表面能、小尺寸能，對可見光透明的涂料很好地解決了透明與隔熱的矛盾。
(4)納米涂料還有改進物理機械性能，增加交聯(lián)密度，提高它的硬度和韌性，它的防滲透性，屏蔽性成倍增加。極大的提高涂膜的防腐蝕性能。
(5)改進涂膜光學性能，提高表面靜電耗散性，增加防靜電性能，又可提高絕緣性能。
(6)改進涂膜光學性能，可以降低涂膜表面能，從而具有變超斥水性、荷葉效應、防灰自潔、凈化等功能。
(7)改進涂膜光學性能，光學透明度優(yōu)良，能吸收雷達波，是先進飛機的隱身涂料的首選。
四、本發(fā)明的防腐涂料涂在金屬表面，可增強陰極保護功能；
五、具有超導體、稀土、納米復合材料的兼容功能；
六、從高倍電鏡中能看到納米級微粒充滿整個環(huán)氧樹脂中，不像非納米級的金屬之間產(chǎn)生粗大空隙。具體為：
(1)納米級金屬顆粒緊密地搭靠在一起，是金屬良導體。
(2)不需要非納米級金屬那么多的金屬含量(富鋅底漆的鋅含量最多達90％而且不是納米級)。
七、超導體、石墨烯、稀土、金屬納米復合材料的環(huán)氧樹脂產(chǎn)生一層牢固的薄膜。若不是外力作用，堿、酸、水和氧分子長時期很難穿透到里面的金屬，產(chǎn)生金屬氧化物(金屬腐爛)，牡蠣等海生物也很難在上面生存，因它們不適應在這些金屬旁生存。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
眾與周知在元素周期表中，超導性的元素達到五十種,稀土元素達到三十四種。我們從已知的超導性元素、稀土元素中選擇防腐性能又特別強的金屬元素，制造成十至二十個納米來與石墨烯結合，利用環(huán)氧樹脂為介質(zhì)，組合成物理性能和化學性能都很優(yōu)越的陰極保護防腐納米涂料。
本發(fā)明提供的一種石墨烯與超導元素、稀土元素制成的防腐納米涂料，該防腐納米涂料的成分及其質(zhì)量百分比為：8.0～12.0％鈦、8.0～12.0％鋅、8.0～12.0％石墨烯，余量為環(huán)氧樹脂。
鈦在許多化學介質(zhì)中很穩(wěn)定，如在氧化性、中性、和弱還原性等介質(zhì)中鈦是耐腐蝕的，因為鈦和氧的親和力大，在含氧環(huán)境，鈦的表面將生成一層致密、附著力強、惰性大的氧化膜，從而保護鈦基體不被腐蝕；即使受到機械磨損或外力折損也會很快再生氧化膜，這表明鈦是具有強烈鈍化傾向的金屬。在室溫條件下，鈦不與氯氣、稀硫酸、稀鹽酸、硝酸和鉻酸作用，在堿溶液和大多數(shù)的有機酸和化合物中抗腐蝕性也很高。鈦的突出性能是在淡水和海水中有極高的抗腐蝕性，在海水中的抗腐蝕性比鋁合金、不銹鋼、鎳基合金都好。
鋅是老牌抗腐的材料，已有200多年的功能歷史，優(yōu)先是鋼鐵的保護材料有：熱浸鍍鋅、電鍍鋅、機械鍍鋅、粉鍍鋅、熱噴涂鋅、富鋅漆鍍層。
石墨烯：具有優(yōu)異的導電性、優(yōu)異的光學性能、優(yōu)異的熱學、力學性能、高表面積、高化學穩(wěn)定性，是本世紀最有前途的新型材料。
進一步地，該防腐納米涂料的成分及其質(zhì)量百分比為：10.0％鈦、10.0％鋅、10.0％石墨烯、70.0％環(huán)氧樹脂。
進一步地，該防腐納米涂料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鐵。
進一步地，該防腐納米涂料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％銅。
進一步地，該防腐納米涂料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鈮。
一種石墨烯與超導元素、稀土元素制成的防腐納米涂料的制備方法，該方法包括如下步驟：
(1)將研磨材料分別研磨成10～20納米的粉末，所述研磨材料包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鈦、8.0～12.0％鋅、8.0～12.0％石墨烯；
(2)將研磨成粉末的鈦、鋅和石墨烯分別放入旋轉(zhuǎn)的環(huán)氧樹脂打漿機中，打漿至少30分鐘后制得防腐納米涂料，將防腐納米涂料灌入桶中，密封保存。
進一步地，所述步驟1中，所述研磨材料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鐵。
進一步地，所述步驟1中，所述研磨材料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％銅。
進一步地，所述步驟1中，所述研磨材料還包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鈮。
本發(fā)明提供的防腐納米涂料可以用在陰極保護中，具體為：給進入地下、水下、海下的金屬加上一定的電壓和一定的電流可以停止腐蝕和終止腐蝕。金屬納米是導電的，附在金屬表面，使地下、水下和海下的金屬及表面都附有電，金屬納米對陰極保護有著不可估量的作用。
實施例1
本實施例防腐涂料的制備方法具體為：
(1)將研磨材料分別研磨成10納米的粉末，所述研磨材料包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鈦、8.0～12.0％鋅、8.0～12.0％石墨烯；
(2)將研磨成粉末的鈦、鋅和石墨烯分別利用自由落體形式先、后傳輸?shù)诫娮映舆^稱，分別放入旋轉(zhuǎn)的真空環(huán)氧樹脂打漿機中，打漿至少30分鐘后與環(huán)氧樹脂混合成一體，制得防腐納米涂料，將防腐納米涂料灌入鐵桶中，密封保存。
實施例2
本實施例防腐涂料的制備方法具體為：
(1)將研磨材料分別研磨成15納米的粉末，所述研磨材料包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鈦、8.0～12.0％鋅、8.0～12.0％鐵、8.0～12.0％石墨烯；
(2)將研磨成粉末的鈦、鋅、鐵和石墨烯分別放入旋轉(zhuǎn)的環(huán)氧樹脂打漿機中，打漿至少30分鐘后制得防腐納米涂料，將防腐納米涂料灌入塑料桶中，密封保存。
該實施例制成的防腐納米涂料可用于鋼鐵結構的船、石油井架、海底管道等需要陰極保護的場合，能夠增強陰極保護功能。
實施例3
本實施例防腐涂料的制備方法具體為：
(1)將研磨材料分別研磨成20納米的粉末，所述研磨材料包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鈦、8.0～12.0％鋅、8.0～12.0％銅、8.0～12.0％石墨烯；
(2)將研磨成粉末的鈦、鋅、銅和石墨烯分別放入旋轉(zhuǎn)的環(huán)氧樹脂打漿機中，打漿至少30分鐘后制得防腐納米涂料，將防腐納米涂料灌入塑料桶中，密封保存。
該實施例制成的防腐納米涂料可用于海水與淡水交接地區(qū)的所有金屬結構的工程。
實施例4
本實施例防腐涂料的制備方法具體為：
(1)將研磨材料分別研磨成20納米的粉末，所述研磨材料包括質(zhì)量百分比8.0～12.0％鈦、8.0～12.0％鋅、8.0～12.0％鈮、8.0～12.0％石墨烯；
(2)將研磨成粉末的鈦、鋅、鈮和石墨烯分別放入旋轉(zhuǎn)的環(huán)氧樹脂打漿機中，打漿至少30分鐘后制得防腐納米涂料，將防腐納米涂料灌入塑料桶中，密封保存。
該實施例制成的防腐納米涂料在強度較大的酸、堿環(huán)境下用途較明顯，在低溫環(huán)境下，也具有良好的防腐效果。
實施例5
本實施例防腐涂料的制備方法具體為：
(1)將研磨材料分別研磨成10～20納米的粉末，所述研磨材料包括質(zhì)量百分比10.0％鈦、10.0％鋅、10.0％石墨烯；
(2)將研磨成粉末的鈦、鋅和石墨烯分別利用自由落體形式先、后傳輸?shù)诫娮映舆^稱，分別放入旋轉(zhuǎn)的真空環(huán)氧樹脂打漿機中，打漿至少30分鐘后與環(huán)氧樹脂混合成一體，制得防腐納米涂料，將防腐納米涂料灌入鐵桶中，密封保存。