CN110373056A - 一种海洋防护涂料用抗菌防腐填料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋防护涂料用抗菌防腐填料及其制备方法和应用。所述抗菌防腐填料包括石墨烯，在所述石墨烯上负载有纳米银。其制备方法是先将富缺陷石墨烯与醋酸银粉末共混并用研钵研磨，研磨后的粉体静置吸附一段时间后进行高温煅烧，即得到负载纳米银的石墨烯粉体即为海洋防护涂料用抗菌防腐填料。本发明为海洋防腐防污涂料提供了一种新型填料及其制备方法，该填料兼具了纳米银的抗菌性和石墨烯的防腐阻隔性，海洋防护性能全面、效果好；同时所需原料较少、制备工艺简单，适于批量生产。

Description

一种海洋防护涂料用抗菌防腐填料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于防护涂料技术领域，具体涉及一种海洋防护涂料用抗菌防腐填料及其制备方法和应用。
背景技术
海洋环境是一种十分复杂且严苛的天然平衡体系，因此海洋环境对金属材料表面功能防护性以及耐久性提出了更高的要求，海洋腐蚀和海洋生物污损是目前人们面临的两大海洋问题。海洋腐蚀主要发生在以金属材料为主的海洋工程装备中，包括海水腐蚀和海洋大气腐蚀，海洋腐蚀对海洋工程、船舶、海洋设备服役安全、寿命以及可靠性造成了巨大的威胁，引起了全球范围内的广泛关注。海洋生物污损主要是指浸入到海水中的固体表面会黏附和生长一些细菌、藻类、贝类等海洋生物的现象，每年花费在由海洋生物污损而造成的运输延迟、船体修理、维护和清洁的费用高达上千亿美元，因此海洋生物污损已经成为影响船舶和海洋工程装备，造成海洋经济损失的最主要的因素之一。
目前无论是解决海洋腐蚀问题还是生物污损问题，最经济有效的手段都是使用海洋防护涂料。人们通过在添加各种功能性填料来提高海洋防护涂料的性能。防腐填料方面石墨烯作为近年来新发现的具有优良物化性能的二维碳纳米材料，其大的比表面积、热/化学稳定性以及优异的阻隔性能使其成为涂料高性能腐蚀抑制剂的研究热点。防污填料方面纳米银由于其杀菌活性高、广谱抗菌性、作用时间长、无毒环保等优点也逐渐取代氧化亚铜、吡啶硫酮锌、有机锡等毒杀型防污剂。目前常用的海洋防护涂料所用的功能性填料存在防护效果不佳、防护性能单一等问题。
发明内容
本发明针对现有海洋防护涂料用填料防护效果不佳、防护性能单一等不足，提供一种海洋防护涂料用抗菌防腐填料及其制备方法和应用。
一种海洋防护涂料用抗菌防腐填料，包括石墨烯，在所述石墨烯上负载有纳米银。
上述海洋防护涂料用抗菌防腐填料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将富缺陷石墨烯与醋酸银粉末共混并研磨；
步骤2，将研磨后的混合粉体静置吸附；
步骤3，将静置吸附后的混合粉体放入炉中进行高温煅烧；
步骤4，将高温煅烧后的粉体冷却至20-25℃得到抗菌防腐填料。
进一步地，所述富缺陷石墨烯的缺陷包括石墨烯的本征缺陷或石墨烯的不纯缺陷中的一种或两种的组合。
进一步地，所述石墨烯的本征缺陷包括石墨烯的点缺陷、单孔维缺陷、多重空穴缺陷、线缺陷、面外碳原子引入缺陷中的一种或几种的组合。
进一步地，所述石墨烯的不纯缺陷包括与石墨烯碳原子非共价结合的羟基、羧基、羰基、环氧基中的一种或几种的组合。
进一步地，所述富缺陷石墨烯与醋酸银粉末的质量比为1:1-10:1。
进一步地，步骤2中静置条件为20-25℃、0.5-3h。
进一步地，步骤3中高温煅烧是在真空或惰性气体保护下完成，所述惰性气体包括氮气或稀有气体；煅烧条件为300-500℃、3-10h。
上述海洋防护涂料用抗菌防腐填料在海洋防护涂料中的应用。
与现有技术相比，本发明提供了一种兼具防腐性能和防污性能的海洋防护涂料用复合填料。石墨烯材料具有优异的抗腐蚀介质渗透的耐腐蚀性能，而纳米银材料具有高效的杀菌性能，将这两种材料复合在一起得到的填料解决了传统海洋涂料用填料防护效果不佳、防护性能单一等问题，同时通过本发明的制备方法将两种材料复合在一起也提高了材料的均匀性，简化了涂料生产工艺。
附图说明
图1为实施例1、实施例2、实施例3和对比实施例样品粉末的扫描电子显微镜照片；
图2为实施例1、实施例2、实施例3和对比实施例样品粉末的透射电子显微镜照片；
图3为采用实施例1、实施例2、实施例3和对比实施例样品粉末处理后的菌体培养基照片；
在图1、图2和图3中，（a）为实施例1制得的样品、（b）为实施例2制得的样品、（c）为实施例3的样品、（4）为对比实施例的样品粉末。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
一种海洋防护涂料用抗菌防腐填料的制备方法包括：
（1）预处理：将氧化石墨烯与醋酸银粉末按照质量比1:1混合，并用研钵研磨均匀。
（2）静置吸附：将氧化石墨烯与醋酸银的混合粉末在室温下静置吸附30min。
（3）高温煅烧：将混合粉末放在管式炉中进行煅烧。其中管式炉内通入N2保护，混合粉末在300℃煅烧3h。
（4）后处理：煅烧结束后管式炉内继续在N2保护下冷却至室温，取出黑色粉末样品即为海洋防护涂料桶抗菌防腐填料，样品充N2保存。
实施例2
一种海洋防护涂料用抗菌防腐填料及其制备方法包括：
（1）预处理：将氧化石墨烯与醋酸银粉末按照质量比1:0.5混合，并用研钵研磨均匀。
（2）静置吸附：将氧化石墨烯与醋酸银的混合粉末在室温下静置吸附30min。
（3）高温煅烧：将混合粉末放在管式炉中进行煅烧。其中管式炉内通入N2保护，混合粉末在300℃煅烧3h。
（4）后处理：煅烧结束后管式炉内继续在N2保护下冷却至室温，取出黑色粉末样品即为海洋防护涂料桶抗菌防腐填料，样品充N2保存。
实施例3
一种海洋防护涂料用抗菌防腐填料及其制备方法包括：
（1）预处理：将氧化石墨烯与醋酸银粉末按照质量比1:1混合，并用研钵研磨均匀。
（2）静置吸附：将氧化石墨烯与醋酸银的混合粉末在室温下静置吸附1h。
（3）高温煅烧：将混合粉末放在管式炉中进行煅烧。其中管式炉内通入N2保护，混合粉末在300℃煅烧3h。
（4）后处理：煅烧结束后管式炉内继续在N2保护下冷却至室温，取出黑色粉末样品即为海洋防护涂料桶抗菌防腐填料，样品充N2保存。
对比实施例：该对比实施例选用未进行纳米银负载的氧化石墨烯。
采用扫描电子显微镜分别对实施例1-3和对比实施例的粉末样品进行观察，其中实施例1、实施例2、实施例3、对比实施例样品的扫描电镜照片分别如图1（a-d）所示。
采用透射电子显微镜分别对实施例1-3和对比实施例的粉末样品进行观察，其中实施例1、实施例2、实施例3、对比实施例样品的透射电镜照片分别如图2（a-d）所示。
通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜可以看到，本发明提供的海洋防护涂料用防腐抗菌填料的制备方法使纳米银成功负载在了氧化石墨烯表面，得到了负载纳米银的石墨烯片。
采用振荡烧瓶法分别将实施例1-3和对比实施例粉末样品加入含有适当浓度大肠杆菌等菌体的培养液中并快速长时间振荡，将置有实施例1、实施例2、实施例3、对比实施例样品的培养基分别置于摇床内，于自然光照下、恒温37℃振荡1 h后，对实施例1、实施例2、实施例3、对比实施例样品作活菌培养计数。其测试结果分别如图3（a-d）所示。
通过抗菌实验结果可以看出，相比于氧化石墨烯，本发明提供的防腐抗菌填料具有很优异的抗菌性能，其中实施例1-3中样品的抗菌性能高达到100%。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海洋防护涂料用抗菌防腐填料，其特征在于：包括石墨烯，在所述石墨烯上负载有纳米银。
2.权利要求1所述的海洋防护涂料用抗菌防腐填料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将富缺陷石墨烯与醋酸银粉末共混并研磨；
步骤2，将研磨后的混合粉体静置吸附；
步骤3，将静置吸附后的混合粉体放入炉中进行高温煅烧；
步骤4，将高温煅烧后的粉体冷却至20-25℃得到抗菌防腐填料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述富缺陷石墨烯的缺陷包括石墨烯的本征缺陷或石墨烯的不纯缺陷中的一种或两种的组合。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述石墨烯的本征缺陷包括石墨烯的点缺陷、单孔维缺陷、多重空穴缺陷、线缺陷、面外碳原子引入缺陷中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述石墨烯的不纯缺陷包括与石墨烯碳原子非共价结合的羟基、羧基、羰基、环氧基中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述富缺陷石墨烯与醋酸银粉末的质量比为1:1-10:1。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤2中静置条件为20-25℃、0.5-3h。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤3中高温煅烧是在真空或惰性气体保护下完成，所述惰性气体包括氮气或稀有气体；煅烧条件为300-500℃、3-10h。
9.权利要求1所述的海洋防护涂料用抗菌防腐填料在海洋防护涂料中的应用。
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