本發(fā)明涉及防腐抗菌涂料，具體涉及一種添加mof@ag的石墨烯復合涂料、制備方法及其在納米微通道包覆中的應用。

背景技術(shù)：

1、微通道通常指直徑在0.001～1mm之間的通道。微通道換熱器主要由3個部分通過焊接加工組成：(1)多條并聯(lián)的含多個平行小孔的扁管(micro-chan-nel?flat?tube)，(2)扁管之間鋁帶折疊成型的翅片(fin)，(3)連接扁管進、出口端的集管(collecting?tube)。zif-8是金屬有機骨架材料(mof)的一個著名代表類，已對其吸附，生物傳感，催化，儲氫應用進行了廣泛研究。鋁合金在實際應用中容易遭受腐蝕，這種腐蝕會導致熱交換器失效。腐蝕產(chǎn)物會覆蓋在管道表面，增大熱阻與空氣流通阻力，降低換熱性能。翅片表面在濕潤環(huán)境中容易滋生微生物，這些微生物及其代謝產(chǎn)物可能會引起或加速材料的腐蝕過程，因此需要抗菌處理以減少這種風險。由于石墨烯片層之間的范德華力較強，石墨烯難以分散于水和常見的有機溶劑中，這影響了其在油漆中的均勻分布，從而影響了其抗菌性能的發(fā)揮。

2、在微通道換熱器使用過程中，由于服役環(huán)境、制冷劑性質(zhì)、微通道結(jié)構(gòu)及鋁合金材料缺陷等引發(fā)的腐蝕以及細菌問題逐漸暴露出。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是，提供一種添加mof@ag的石墨烯復合涂料、制備方法及其在納米微通道包覆中的應用。該涂料為一種防腐抗菌且具有更多功能的多功能涂料，能滿足微通道快速發(fā)展帶來的更多更高的服役需求。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種添加mof@ag的石墨烯復合涂料，所述涂料包含以下重量份的原料：80～100份水性石墨烯、10～30份水性樹脂、40～60份去離子水、10～18份生物硅藻土、8～10份磷酸鋅、4～20份云母粉、5～30份zif-8@ag、2～4份固化促進劑、10～20份增稠防沉劑。

4、第二方面，本發(fā)明提供一種添加mof@ag的石墨烯復合涂料的制備方法，包括以下步驟：

5、制備zif-8@ag粉末；

6、制備改性石墨烯：在球磨機中加入硅藻土進行破碎，物料破碎后使用600目的篩網(wǎng)進行篩分，使粒徑達到20-25μm；

7、向攪拌桶中加入硅藻土、水性石墨烯、水性樹脂、去離子水、磷酸鋅，加入過程中不斷攪拌，緩慢加熱升溫80～90℃，攪拌40-50min，攪拌均勻后使用離心機3000-4000r/min進行離心過濾，過濾掉混合液中的難溶的雜質(zhì)，將離心過濾的混合液加入攪拌機中，向攪拌機加入云母粉進行攪拌1-1.5h；

8、再加入增稠防沉劑繼續(xù)攪拌，緩慢升溫至80～90℃加快溶解速率繼續(xù)攪拌1-1.5h后，保溫1h得到改性石墨烯；

9、將所述改性石墨烯和zif-8@ag粉末混合后加入固化促進劑并在58-62℃水浴攪拌1.5-2.5h，并超聲分散得到添加mof@ag的石墨烯復合涂料；

10、所述改性石墨烯、zif-8@ag粉末和固化促進劑的質(zhì)量比為：220～240:5～30:2～4。

11、進一步地，所述固化促進劑為k-7318固化促進劑、dmp-30、2-甲基咪唑、bdma或辛酸亞錫等中的至少一種；所述增稠防沉劑為聚氨酯pu-40、聚氨酯pu-16、聚酰胺蠟6900-20x等中的至少一種；

12、所述zif-8@ag粉末的質(zhì)量份為8-13份。

13、進一步地，水性石墨烯、水性樹脂、去離子水、生物硅藻土、磷酸鋅、云母粉、固化促進劑、增稠防沉劑的重量份比例為80～100：10～30：40～60：10～18：8～10：4～20：2～4：10～20；

14、所述水性石墨烯的質(zhì)量百分比為5％。

15、進一步地，所述zif-8@ag粉末的制備過程是：

16、將六水合硝酸鋅和硝酸銀加入40ml的甲醇中攪拌30min，將2-甲基咪唑加入40ml的甲醇中攪拌30min，然后將zn(no3)2·6h2o@ag和2-甲基咪唑溶解的甲醇溶液混合攪拌2h，混合均勻后室溫靜置反應48h；

17、再以轉(zhuǎn)速8000-11000r/min進行離心分離，然后用甲醇洗滌，離心洗滌操作重復至少3次，最后60℃真空干燥8h得到zif-8@ag粉末。

18、進一步地，所述六水合硝酸鋅、硝酸銀以及2-甲基咪唑的質(zhì)量分別為0.2582g、0.1474g、0.3242g。

19、第三方面，本發(fā)明提供一種所述制備方法獲得的石墨烯復合涂料的應用，所述石墨烯復合涂料用在納米微通道包覆上，在納米微通道采用超聲波輔助噴涂形成涂層。

20、進一步地，所述涂層厚度為0.1～0.2μm。

21、進一步地，所述涂層的抗菌性達到99％以上，同時抗腐蝕性達到1級。

22、本發(fā)明的有益效果在于：

23、本發(fā)明添加mof@ag的石墨烯復合涂料不僅具有更高的耐腐蝕性、抗菌性，zif-8的多孔結(jié)構(gòu)可以吸附ag+，并將其固定在涂層中，實現(xiàn)ag+的緩慢釋放，同時，zif-8對細菌的吸附作用可以使細菌更易與ag+接觸，從而增強銀離子對細菌的殺滅效果，ag+和zif-8可以共同在涂層表面形成一層更加穩(wěn)定和致密的防護層，ag+的氧化膜形成能力與zif-8的物理屏障作用相結(jié)合，能夠更有效地阻止腐蝕介質(zhì)的侵入，因此，二者協(xié)同作用，有效提高了復合涂料的抗菌效果及防腐性能，使得二者同時達到最優(yōu)。

24、本發(fā)明通過超聲波輔助噴涂將復合涂料進行應用，在噴涂過程中，對被噴涂的工件施加超聲波振動能量，使位于粘流態(tài)涂層內(nèi)的石墨烯微片逐漸伸展并平鋪于工件表面。這種方法可以改變涂層中石墨烯微片的分布狀態(tài)實現(xiàn)了涂層的均勻分布。此外，本發(fā)明注重環(huán)保，減少了有害化學物質(zhì)的使用，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

25、本發(fā)明中復合涂料包含石墨烯和zif-8@ag復配協(xié)同作用：石墨烯的片層結(jié)構(gòu)層層疊加、交錯排列，在涂層中可形成“迷宮式”屏蔽結(jié)構(gòu)，能夠有效抑制腐蝕介質(zhì)的浸潤、滲透和擴散，提高涂層的物理阻隔性；由于其小尺寸效應，石墨烯可以填充到涂層的缺陷當中，減少涂層孔隙率，增強涂層致密性，進一步延緩或阻止腐蝕因子浸入到基體表面。zif-8@ag含有zn2+以及ag+，可以起到抗菌和自清潔作用,并且具有親水性，zn2+作為催化中心可以破壞細菌中的繁殖能力,導致細菌失活增強該涂層的抗菌能力。zif-8摻雜以zn2+以及ag+的形式從涂層中釋放到周圍環(huán)境中，當與細菌細胞膜接觸時，溶液中的zn2+由于庫侖力的存在而被牢固地吸附在細胞膜表面，zif-8@ag粉末加入涂層使得翅片的抗菌性與防腐能力得到提高。納米ag可以通過釋放ag+來發(fā)揮抗菌作用。這些ag+能夠干擾細菌的酶系統(tǒng)和代謝過程，導致細菌死亡。納米銀的粒徑小、滲透能力強，所以能夠減少因細菌腐蝕而導致的翅片損壞，從而延長微通道的整體使用壽命。

26、本發(fā)明涂層還具有優(yōu)異的力學性能，控制噴涂厚度可有效改善散熱器的力學支撐性能。金屬與復合涂料具有不同的特性，兩種材料相互組合，使用本技術(shù)的復合涂料形成的涂層覆蓋在金屬基體上除了具有基底本身的相關(guān)特性外，還具有覆蓋在其上涂層的相關(guān)特性，使其功能多樣化，以滿足生活生產(chǎn)中多樣化的應用場景的需求。