功能二维材料增强的水性防腐涂料及其制备方法与应用

1.本发明属于防腐涂料技术领域，具体涉及功能二维材料增强的水性防腐涂料及其制备方法与应用。


背景技术：

2.在严苛的海洋环境下，长效腐蚀防护是海洋工程装备安全服役的巨大挑战。随着全球资源的不断消耗，浅海资源已不能满足国民经济的发展，各国的研究不断向深海领域扩展，深海环境更加恶劣，对材料的防腐性能要求更高。海洋装备中金属的腐蚀问题是最重要的工业问题之一，其与安全问题、环境问题以及巨大的经济损失都密切相关。
3.因此，开发适用于海洋特别是深海环境下金属的有效防腐方法是非常重要的，涂装防腐涂料是海洋环境中应用最广泛、最有效的保护方法之一。然而，在涂层固化过程中，涂层中不可避免地存在微小的裂纹和缺陷，这可能会加速腐蚀性粒子渗透到基体中，在短期内引发腐蚀反应。因此，在涂层中加入二维材料，如石墨烯、氮化硼以及层状水滑石等是提高有机涂层防腐能力的有效策略。
4.ti3c2t
x
(mxene)是一种新的二维材料，由于其丰富的表面官能团、片状结构、大的比表面积和强健的机械特性，引起了广泛的关注。目前研究集中在mxene纳米片的分散性，事实上，mxene纳米片很容易被氧化，导致其结构和性能的损失。因此，mxene纳米片的去氧化对提高有机涂层的物理阻隔性能和提高其抗腐蚀能力是非常重要的。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本发明提供一种功能二维材料增强的水性防腐涂料及其制备方法与应用；本发明采用go对ti3c2t
x
进行功能化改性，以抑制mxene的氧化特性，并成功制备性能优异的复合纳米材料go-ti3c2t
x
，由复合材料go-ti3c2t
x
作为功能填料的防腐涂层在海洋以及深海环境中都具有非常良好的长效防腐的特性。
6.本发明采用的技术方案：
7.一种功能二维材料增强的水性防腐涂料的制备方法，所述方法包括：制备ti3c2t
x
薄片，采用氧化石墨烯go对所述ti3c2t
x
薄片进行功能化改性以抑制ti3c2t
x
纳米片的氧化特性，获得go-ti3c2t
x
纳米片；以所述go-ti3c2t
x
纳米片为功能填料，制备能够在海洋以及深海环境中长效防腐的go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料。
8.进一步地，制备所述ti3c2t
x mxene薄片的步骤具体为：
9.制备多层ti3c2t
x
：将ti3alc
2 max相陶瓷材料和lif加入到浓度为5-10m的hcl溶液中混合，获得混合物溶液，在所述混合物溶液中，ti3alc
2 max相陶瓷材料的浓度为0.04～0.06g/ml，lif的浓度为0.08～0.12g/ml；将所述混合物溶液在30～40℃的油浴中搅拌20～30小时，完全反应后，用去离子水清洗反应产物；在5500～6000转/分下离心10～20分钟，得到深绿色的多层ti3c2t
x
的溶液；
10.使用二甲基亚砜dmso作为插层剂来剥离多层ti3c2t
x
：将每100mg的多层ti3c2t
x
溶
液添加到0.05～1.5ml二甲基亚砜dmso中，在室温下搅拌10～14小时，经过2～4个循环的离心，得到获得少层的ti3c2t
x
薄片溶液。
11.进一步地，所述多层ti3c2t
x
的层数大于30层，所述少层的ti3c2t
x
薄片的层数为1-10层。
12.进一步地，制备go-ti3c2t
x
纳米片的方法包括：将氧化石墨烯go加入到所述少层的ti3c2t
x
薄片溶液中，超声处理后，将混合物在室温下搅拌一定时间，以确保go和ti3c2t
x
之间的反应完全完成；离心，并用去离子水进行多次洗涤；经过冷冻干燥，得到go-ti3c2t
x
纳米片。
13.进一步地，制备go-ti3c2t
x
纳米片的方法具体为：
14.按照氧化石墨烯go和ti3c2t
x
质量比为1：(1-5)的比例，将氧化石墨烯go加入到所述少层的ti3c2t
x
薄片溶液中，超声处理5～15分钟，将混合物在室温下搅拌1～8小时以确保氧化石墨烯go和ti3c2t
x
之间的反应完全完成；离心，并用去离子水进行多次洗涤；经过20～28小时的冷冻干燥，得到go-ti3c2t
x
纳米片。其中，通过混合超声的方法，将氧化石墨烯(go)与ti3c2t
x
复合，通过亲核取代和脱水反应，在go/ti3c2t
x
异质界面形成ti-o-c共价键，最终制得go-ti3c2t
x
复合材料。
15.抗氧化技术原理：消除mxene的氧化对保持有机涂层的物理阻隔性能和提高涂层的耐蚀性具有重要意义。氧化石墨烯(go)具有很好的稳定性，其化学性质稳定，在高温、腐蚀、高氧环境下都能保持性质稳定不受影响。本文采用氧化石墨烯(go)通过ti-o-c键对ti3c2t
x mxene进行功能化修饰，制备了go-ti3c2t
x
纳米片。首先，大尺寸的go薄片有效地阻止了o2的渗透，由于go基中的氧和水分子阻挡层，提高了go-ti3c2t
x
的氧化稳定性。并且，go层可以辅助进行化学交联，化学交联使go和mxene能够形成强共价键，不仅提高了抗氧化性，还增强了结构稳定性。
16.进一步地，以所述go-ti3c2t
x
纳米片为功能填料制备防腐涂料的方法为：
17.将所述go-ti3c2t
x
纳米片溶解在乙醇中，超声处理，得到go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液；将环氧树脂ep加入到所述go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液中，搅拌，去除乙醇，然后加入固化剂并搅拌；获得go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料。
18.进一步地，所述go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料的制备方法具体为：
19.将go-ti3c2t
x
纳米片溶解在乙醇中，超声处理8～12分钟，得到均匀的go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液；其中，所述go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液中，go-ti3c2t
x
纳米片的浓度为0.04～0.05g/ml；
20.将按照料液比10:(1-3)的比例，单位g/ml，将环氧树脂ep加入到所述go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液中，搅拌20～40分钟；
21.将含有go-ti3c2t
x
纳米片、环氧树脂ep的混合物放在30～40℃的真空炉中25～35分钟，去除乙醇，加入固化剂并搅拌，其中，加入的所述固化剂和加入的所述环氧树脂ep的质量比为(8-9):10；获得go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料。
22.进一步地，在制备涂层时，采用涂布棒将所述go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料涂布在金属基底表面，在室温下干燥90～100小时，获得go-ti3c2t
x
/ep涂层。
23.一种功能二维材料增强的水性防腐涂料，采用所述方法制备，所述水性防腐涂料是以具有抗氧化性能的go-ti3c2t
x
纳米片为功能填料的go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料；所述
go-ti3c2t
x
纳米片是采用氧化石墨烯go对ti3c2t
x
薄片进行功能化改性制备获得；
24.一种所述水性防腐涂料的应用，将所述水性防腐涂料应用在海洋以及深海环境的防腐。
25.本发明有益技术效果：go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料制备工艺简单，可操作性强。由于mxene具有片层结构和优异的力学性能，其在腐蚀防护领域显示出巨大的潜力。并且氧化石墨烯(go)具有很好的稳定性，可以有效地阻止氧气的渗透，同时go层可以辅助进行化学交联，化学交联使go和mxene能够形成强共价键，经过go功能化改性的ti3c2t
x mxene具有优异的抗氧化性能。go-ti3c2t
x
纳米片能与环氧树脂基体良好交联，提高涂层的致密性，使复合涂层具有卓越的物理阻隔性能。go-ti3c2tx的加入有效地阻止了涂层在金属上的剥落，使复合涂层具有良好的防护性能。该涂层可广泛应用于海洋-深海环境中服役的金属设施和装备，延长其服役寿命。
26.本发明提供的方法采用go对ti3c2t
x
进行功能化改性，以抑制mxene的氧化特性，并成功制备性能优异的复合纳米材料go-ti3c2t
x
，由复合材料go-ti3c2t
x
作为功能填料的防腐涂层在海洋以及深海环境中都具有非常良好的长效防腐的特性。
附图说明
27.图1a-c分别为本发明实施例中氧化石墨烯go、ti3c2t
x
和氧化石墨烯go-ti3c2t
x
纳米片的tem图像；图1d为本发明实施例中go-ti3c2t
x
的haadf图像；
28.图2a-d分别为本发明实施例中纯ep、go/ep、ti3c2t
x
/ep和go-ti3c2t
x
/ep的sem截面图像；
29.图3分别为本发明实施例中纯ep、go/ep、ti3c2t
x
/ep和go-ti3c2t
x
/ep在不同环境下的粘附强度；
30.图4a-d为本发明实施例中纯ep、go/ep、ti3c2t
x
/ep和go-ti3c2t
x
/ep涂层在5mpa下浸泡不同时间的bode图；
31.图5a-d分别为本发明实施例中纯ep、go/ep、ti3c2t
x
/ep和go-ti3c2t
x
/ep涂层在1atm下浸泡不同时间的bode图；
32.图6a-d为本发明实施例中，在1atm下浸泡60天，剥离纯ep、go/ep、ti3c2t
x
/ep和go-ti3c2t
x
/ep涂层涂层后的q235钢表面的sem图像。
具体实施方式
33.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
34.针对深海环境下金属的防腐涂层中不可避免地存在微小的裂纹和缺陷，需要在在涂层中加入二维材料，以及二维材料ti3c2t
x
(mxene)很容易被氧化，导致其结构和性能的损失的技术问题，本发明实施例提供一种功能二维材料增强的水性防腐涂料的制备方法，所述方法包括：制备ti3c2t
x
薄片，采用氧化石墨烯go对所述ti3c2t
x
薄片进行功能化改性以抑制ti3c2t
x
纳米片的氧化特性，获得go-ti3c2t
x
纳米片；以所述go-ti3c2t
x
纳米片为功能填料，制备能够在海洋以及深海环境中长效防腐的go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料。
35.在本实施例中，制备所述ti3c2t
x mxene薄片的方法包括：采用ti3alc2max相陶瓷材
料和lif在hcl溶液中反应，获得多层ti3c2t
x
；使用dmso作为插层剂剥离所述多层ti3c2t
x
，获得少层的ti3c2t
x
薄片。制备所述ti3c2t
x mxene薄片的步骤具体为：
36.制备多层ti3c2t
x
：将ti3alc
2 max相陶瓷材料和lif加入到浓度为5-10m(优选9m)的hcl溶液中混合，获得混合物溶液，在所述混合物溶液中，ti3alc
2 max相陶瓷材料的浓度为0.04～0.06g/ml，lif的浓度为0.08～0.12g/ml；将所述混合物溶液在30～40℃的油浴中搅拌20～30小时，完全反应后，用去离子水清洗反应产物；在5500～6000转/分下离心10～20分钟，得到深绿色的多层ti3c2t
x
的溶液；
37.使用二甲基亚砜dmso作为插层剂来剥离多层ti3c2t
x
：将每100mg的多层ti3c2t
x
溶液添加到0.05～1.5ml二甲基亚砜dmso中，在室温下搅拌10～14小时，经过2～4个循环的离心，得到获得少层的ti3c2t
x
薄片溶液。
38.在本实施例中，所述多层ti3c2t
x
的层数大于30层，所述少层的ti3c2t
x
薄片的层数为1-10层。
39.在本实施例中，制备go-ti3c2t
x
纳米片的方法包括：将氧化石墨烯go加入到所述少层的ti3c2t
x
薄片溶液中，超声处理后，将混合物在室温下搅拌一定时间，以确保go和ti3c2t
x
之间的反应完全完成；离心，并用去离子水进行多次洗涤；经过冷冻干燥，得到go-ti3c2t
x
纳米片。
40.在本实施例中，制备go-ti3c2t
x
纳米片的方法具体为：
41.按照氧化石墨烯go和ti3c2t
x
质量比为1：(1-5)的比例，将氧化石墨烯go加入到所述少层的ti3c2t
x
薄片溶液中，超声处理5～15分钟，将混合物在室温下搅拌1～8小时以确保氧化石墨烯go和ti3c2t
x
之间的反应完全完成；离心，并用去离子水进行多次洗涤；经过20～28小时的冷冻干燥，得到go-ti3c2t
x
纳米片。
42.其中，为了得到氧化石墨烯go和少层ti3c2t
x
的质量比，将少层的ti3c2t
x
薄片溶液离心后，去除上清液，然后分别使用乙醇和去离子水离心洗涤3-5次。将沉淀物在60-80℃的真空烘箱中干燥10-14h，将得到的粉末研磨收集，即得到少层的ti3c2t
x
薄片粉末，实际制备过程一直用的是溶液状态的ti3c2t
x
。
43.在本实施例中，以所述go-ti3c2t
x
纳米片为功能填料制备防腐涂料的方法为：
44.将所述go-ti3c2t
x
纳米片溶解在乙醇中，超声处理，得到go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液；将环氧树脂ep加入到所述go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液中，搅拌，去除乙醇，然后加入固化剂并搅拌；获得go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料。
45.在本实施例中，所述go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料的制备方法具体为：
46.将go-ti3c2t
x
纳米片溶解在乙醇中，超声处理8～12分钟，得到均匀的go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液；其中，所述go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液中，go-ti3c2t
x
纳米片的浓度为0.04～0.05g/ml；
47.将按照料液比10:(1-3)的比例，单位g/ml，将环氧树脂ep加入到所述go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液中，搅拌20～40分钟；
48.将含有go-ti3c2t
x
纳米片、环氧树脂ep的混合物放在30～40℃的真空炉中25～35分钟，去除乙醇，加入固化剂并搅拌，其中，加入的所述固化剂和加入的所述环氧树脂ep的质量比为(8-9):10；获得go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料。
49.在本实施例中，在制备涂层时，采用涂布棒将所述go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料涂
布在待防腐材料的表面(在本实施例中将所述go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料涂布在q235电极表面)，在室温下干燥90～100小时，获得go-ti3c2t
x
/ep涂层。具体地，采用的所述涂布棒的涂布厚度为50μm。
50.本发明还提供一种功能二维材料增强的水性防腐涂料实施例，采用所述方法制备，所述水性防腐涂料是以具有抗氧化性能的go-ti3c2t
x
纳米片为功能填料的go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料；所述go-ti3c2t
x
纳米片是采用氧化石墨烯go对ti3c2t
x
薄片进行功能化改性制备获得。
51.具体地，将1g ti3alc
2 max缓慢地加入到9m hcl溶液(20ml)和lif(2g)中，然后将混合物在35℃的油浴中搅拌20～30小时，完全反应后，用去离子水清洗反应产物。在6000转/分下离心10～20分钟，得到深绿色的ti3c2t
x mxene溶液。为了获得少层的ti3c2t
x
薄片，将每100mg的多层ti3c2t
x
添加到1ml的二甲基亚砜(dmso)中，使dmso作为插层剂来剥离多层ti3c2t
x
。然后，将混合物在室温下搅拌10～14小时。经过2～4个循环的离心，得到少层的ti3c2t
x
薄片。
52.go-ti3c2t
x
纳米片的制备方法如下。首先，将相同数量的go(质量比为1:1)缓慢加入到上述少层的ti3c2t
x
溶液中，并超声处理5～15分钟。之后，将混合物在室温下搅拌4～8小时以确保go和ti3c2t
x
之间的反应完全完成。然后，在离心机的帮助下，用去离子水对该混合物进行多次洗涤。最后，经过20～28小时的冷冻干燥，得到go-ti3c2t
x
纳米片。
53.复合涂层的制备：go-ti3c2t
x
环氧树脂涂层的制备方法如下。首先，将0.09g go-ti3c2t
x
纳米片溶解在2ml的乙醇中，然后超声处理8～12分钟得到均匀的溶液。然后，将10g环氧树脂(ep)缓慢加入上述混合物中，并搅拌20～40分钟。为了去除多余的乙醇，将该混合物放在35℃的真空炉中25～35分钟。随后，加入8.5g固化剂并搅拌10～20分钟。最后，通过厚度为50μm的涂布棒将该混合物涂布在金属(本发明提供的涂料对金属都具有防护效果，作用对象包括钢、铜、镁、铝等等，本发明实施例中是以q235碳钢为研究对象的)表面；得到的样品被命名为go-ti3c2t
x
/ep，并在室温下干燥90～100小时。为了进行比较，用同样的方法制备了不添加和添加go和ti3c2t
x
的环氧涂层，并分别命名为纯ep、go/ep和ti3c2t
x
/ep。
54.透射电镜分析：透射电镜通常简称为tem，采用型号为talos f200x的透射电镜，设置加速电压为50～100kv。本发明主要利用tem对氧化石墨烯go、ti3c2t
x
和go-ti3c2t
x
的表面形态进行表征分析，并对go-ti3c2t
x
纳米片的合成和表征：
55.tem记录了go、ti3c2t
x
和go-ti3c2t
x
纳米片的表面形貌。如图1(a)所示，go呈现出片状和透明的结构。对于ti3c2t
x
(如图1(b)所示)，新剥落的几层薄片显示出粗糙的图像。由于go和ti3c2t
x
之间的ti-o-c相互作用，合成的go-ti3c2t
x
薄片透明度下降，纳米片表面较为粗糙(如图1(c))，这表明go-ti3c2t
x
纳米片杂化的成功合成。此外，根据haadf图像(图1(d))可知，c、o和ti元素含量分别为52.25at.％、34.89at.％和12.86at.％。
56.表面形貌观察：采用场发射扫描电子显微镜(fe-sem，s4800)来记录所制备涂层的断裂表面。此外，扫描电子显微镜(sem，fei quanta feg250)被用来观察样品表面的腐蚀形态。
57.涂层的结构：为了研究纳米填料在环氧树脂中的分散性和兼容性，通过sem观察了纯环氧树脂ep、氧化石墨烯/环氧树脂(go/ep)、ti3c2t
x
/ep和go-ti3c2t
x
/ep的横截面图像，结果如图2所示。如图2(a)所示，纯环氧树脂ep的横截面形态较为粗糙，有一些孔和裂缝，这
是由于在涂层固化过程中溶剂的快速蒸发造成的。在环氧树脂中加入氧化石墨烯go和ti3c2t
x
后(图2(b)和(c))，孔的数量减少了，这表明氧化石墨烯go和ti3c2t
x
薄片可以显著提高涂层的密实度。此外，go-ti3c2t
x
/ep显示出类似于鳞片的截面形态，几乎没有观察到缺陷(图2(d))，这表明go-ti3c2t
x
纳米片可以与环氧树脂基体很好地交联，提高涂层的紧密性，从而使复合涂层具有优异的物理阻隔性能。
58.为了评估涂层和基材在恶劣环境下的粘附强度，采用了拉拔试验。图3显示了在1atm和5mpa的3.5wt.％nacl溶液中浸泡后的粘附强度的相关数值。可以清楚地看到，纯ep在1atm的3.5wt.％nacl溶液中浸泡8天后，粘附强度为6.82mpa，在5mpa环境中浸泡后，粘合强度降至2.78mpa。在环氧树脂中加入纳米填料可以在一定程度上有效地提高涂层的粘合强度。将go、ti3c2t
x
和go-ti3c2t
x
纳米片纳入环氧树脂基体后，在1atm环境下，粘附强度分别提高到7.23mpa(go/ep)、7.19mpa(ti3c2t
x
/ep)和7.58mpa(go-ti3c2t
x
/ep)。此外，涂层在5mpa环境中浸泡后，粘附强度明显增强。与纯ep相比，在恶劣环境中浸泡后，复合涂层的附着力强度增加了64％(go/ep)、72％(ti3c2t
x
/ep)和113％(go-ti3c2t
x
/ep)。因此，在环氧树脂基体中加入go-ti3c2t
x
可以有力地防止涂层从q235钢上脱落，从而使复合涂层具有良好的保护能力。
59.电化学测试：本发明通过gamry电化学工作站对上述实施例中有涂层的q235电极的腐蚀性能进行评估。电化学测量是在传统的三电极系统的基础上，分别在5mpa的静水压力下和1个标准大气压(atm)下进行的。q235电极、铂电极和固体ag/agcl电极分别被用作工作电极、对电极和参比电极。在每次测量前，先进行60分钟的开路电位(ocp)测试以达到稳定状态。然后，通过设置10-2
～105hz的频率范围和20mv的正弦波扰动进行电化学阻抗谱(eis)的测量。在相同条件下进行三次平行测量。
60.电化学阻抗谱(eis)是检测涂层防腐性能的一种有效方法。图4显示了纯ep、go/ep、ti3c2t
x
/ep和go-ti3c2t
x
/ep在5mpa的3.5wt.％nacl溶液中浸泡1h、2day、4day、8day的bode图。在bode-阻抗图中，|z|
0.01hz
的值越高，表明其耐腐蚀能力越强。如图4(a1)所示，纯ep涂层的|z|
0.01hz
在浸泡1小时后为9.61
×
108ωcm2，然后在浸泡8天后急剧下降到6.22
×
105ωcm2。对于go/ep，|z|
0.01hz
在初始阶段为1.04
×
109ωcm2，浸泡8天后下降到3.33
×
107ωcm2。ti3c2t
x
/ep显示出与go/ep类似的变化规律，初始|z|
0.01hz
为8.99
×
108ωcm2，8天后下降到4.26
×
107ωcm2。对于go-ti3c2t
x
/ep来说，它在整个测试期间呈现出最高的|z|
0.01hz
值。其|z|
0.01hz
在浸泡8天后仍然保持在1.84
×
108ωcm2左右，表明出优越的防腐性能，对q235钢的保护性能最好。此外，在logz和logf之间观察到了线性关系，斜率接近于-1，表明了典型的电容性能。并且最大相位角随着浸泡时间的延长而减少。这些结果表明，腐蚀颗粒渗透到涂层中，破坏了涂层的防腐蚀性能。
61.为了进行比较，还评估了纯ep、go/ep、ti3c2t
x
/ep和go-ti3c2t
x
/ep在1atm下浸泡在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀性能。如图5a-d所示，随着浸泡时间的延长，所有的|z|
0.01hz
都呈现出下降的趋势。在3.5wt.％nacl溶液中浸泡1天后，所有涂层都显示出较高的|z|
0.01hz
(高于108ωcm2)，表明在初始阶段具有良好的物理阻隔能力。随着浸泡时间的延长，|z|
0.01hz
呈现出单调的下降趋势。对于纯ep，|z|
0.01hz
从2.94
×
108ωcm2(1天)降至5.66
×
106ωcm2(60天)，表明其物理阻隔性能较弱。在环氧树脂涂层中加入纳米填料可以有效提高涂层的密实度，从而增强屏障作用。go/ep的|z|
0.01hz
从1.04
×
109ωcm2(1天)下降到3.37
×
107ω
cm2(60天)。对于ti3c2t
x
/ep，|z|
0.01hz
在浸泡60天后下降到4.26
×
107ωcm2。有趣的是，对于go-ti3c2t
x
/ep来说，|z|
0.01hz
在浸泡60天后仍然保持在一个较高的水平(1.84
×
108ωcm2)。这些结果强有力的表明，go-ti3c2t
x
/ep拥有强大的抗腐蚀能力。
62.表面形貌分析：在1atm下浸泡60天后，涂层从q235钢表面剥落，钢的表面形态如图6a-d所示。对于纯ep涂层(图6(a))，观察到许多腐蚀产物覆盖在钢材表面，表明腐蚀性粒子很容易渗透到涂层中并攻击钢材。对于go/ep(图6(b))，表面出现了许多微米级的颗粒和一些白色的薄膜。对于ti3c2t
x
/ep(图6(c))，与go/ep相比，微米尺度颗粒的数量减少，表面显示出许多白点，这可能是由于腐蚀性粒子微弱的攻击造成的。go-ti3c2t
x
/ep的表面显示出光滑和干净的图像(图6(d))，与只有少量颗粒的新鲜抛光的图像相似。
63.本发明还提供一种采用上述方法制备的水性防腐涂料的应用，将所述水性防腐涂料应用在海洋以及深海环境的防腐。
64.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种功能二维材料增强的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：制备ti3c2t
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薄片，采用氧化石墨烯go对所述ti3c2t
x
薄片进行功能化改性以抑制ti3c2t
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纳米片的氧化特性，获得go-ti3c2t
x
纳米片；以所述go-ti3c2t
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纳米片为功能填料，制备能够在海洋以及深海环境中长效防腐的go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料。2.根据权利要求1所述一种功能二维材料增强的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，制备所述ti3c2t
x mxene薄片的步骤具体为：制备多层ti3c2t
x
：将ti3alc
2 max相陶瓷材料和lif加入到浓度为5-10m的hcl溶液中混合，获得混合物溶液，在所述混合物溶液中，ti3alc
2 max相陶瓷材料的浓度为0.04～0.06g/ml，lif的浓度为0.08～0.12g/ml；将所述混合物溶液在30～40℃的油浴中搅拌20～30小时，完全反应后，用去离子水清洗反应产物；在5500～6000转/分下离心10～20分钟，得到深绿色的多层ti3c2t
x
的溶液；使用二甲基亚砜dmso作为插层剂来剥离多层ti3c2t
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：将每100mg的多层ti3c2t
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溶液添加到0.05～1.5ml二甲基亚砜dmso中，在室温下搅拌10～14小时，经过2～4个循环的离心，得到获得少层的ti3c2t
x
薄片溶液。3.根据权利要求2所述一种功能二维材料增强的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述多层ti3c2t
x
的层数大于30层，所述少层的ti3c2t
x
薄片的层数为1-10层。4.根据权利要求2所述一种功能二维材料增强的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，制备go-ti3c2t
x
纳米片的方法包括：将氧化石墨烯go加入到所述少层的ti3c2t
x
薄片溶液中，超声处理后，将混合物在室温下搅拌一定时间，以确保氧化石墨烯go和ti3c2t
x
之间的反应完全完成；离心，并用去离子水进行多次洗涤；经过冷冻干燥，得到go-ti3c2t
x
纳米片。5.根据权利要求4所述一种功能二维材料增强的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，制备go-ti3c2t
x
纳米片的方法具体为：按照氧化石墨烯go和ti3c2t
x
质量比为1：(1-5)的比例，将氧化石墨烯go加入到所述少层的ti3c2t
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薄片溶液中，超声处理5～15分钟，将混合物在室温下搅拌1～8小时以确保氧化石墨烯go和ti3c2t
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之间的反应完全完成；离心，并用去离子水进行多次洗涤；经过20～28小时的冷冻干燥，得到go-ti3c2t
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纳米片。6.根据权利要求1所述一种功能二维材料增强的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，以所述go-ti3c2t
x
纳米片为功能填料制备防腐涂料的方法为：将所述go-ti3c2t
x
纳米片溶解在乙醇中，超声处理，得到go-ti3c2t
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纳米片乙醇溶液；将环氧树脂ep加入到所述go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液中，搅拌，去除乙醇，然后加入固化剂并搅拌；获得go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料。7.根据权利要求6所述一种功能二维材料增强的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述go-ti3c2t
x
环氧树脂防腐涂料的制备方法具体为：将go-ti3c2t
x
纳米片溶解在乙醇中，超声处理8～12分钟，得到均匀的go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液；其中，所述go-ti3c2t
x
纳米片乙醇溶液中，go-ti3c2t
x
纳米片的浓度为0.04～0.05g/ml；将按照料液比10:(1-3)的比例，单位g/ml，将环氧树脂ep加入到所述go-ti3c2t
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纳米片乙醇溶液中，搅拌20～40分钟；将含有go-ti3c2t
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纳米片、环氧树脂ep的混合物放在30～40℃的真空炉中25～35分钟，
去除乙醇，加入固化剂并搅拌，其中，加入的所述固化剂和加入的所述环氧树脂ep的质量比为(8-9):10；获得go-ti3c2t
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环氧树脂防腐涂料。8.根据权利要求1所述一种功能二维材料增强的水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，在制备涂层时，采用涂布棒将所述go-ti3c2t
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环氧树脂防腐涂料涂布在金属基底表面，在室温下干燥90～100小时，获得go-ti3c2t
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/ep涂层。9.一种功能二维材料增强的水性防腐涂料，采用权利要求1-8任一项所述方法制备，其特征在于，所述水性防腐涂料是以具有抗氧化性能的go-ti3c2t
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纳米片为功能填料的go-ti3c2t
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环氧树脂防腐涂料；所述go-ti3c2t
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纳米片是采用氧化石墨烯go对ti3c2t
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薄片进行功能化改性制备获得。10.根据权利要求1-8任一项所述方法制备的水性防腐涂料或权利要求9所述水性防腐涂料的应用，其特征在于，将所述水性防腐涂料应用在海洋以及深海环境的防腐。

技术总结
本发明属于防腐涂料技术领域，具体涉及功能二维材料增强的水性防腐涂料及其制备方法与应用。所述方法包括：制备Ti3C2T


技术研发人员：强玉杰 冉博元 金莹 赖召贵 蔡双雨 闫松涛 项腾飞
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/7/13