CN102690570A - 一种水性金属防腐涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性金属防腐涂料的制备方法，按质量百分比含量由以下组分组成：聚苯胺/石墨烯复合材料为15-20％，GH-26XB硅丙防腐乳液为20-30％，着色颜料为15-20％，醇脂12为2-4％，超细滑石粉为5-10％，超细云母粉为5-10％，超细二氧化硅粉为5-10％，分散剂为0.9-1.8％，PE-100润湿剂为0.1-0.3％，GHP101增稠剂为0.5-1％，SN-612流平剂为0.1-0.3％，磷酸三丁酯消泡剂为0.1-0.3％，水为5-14％。所以，本发明制得的涂料具有极佳的防水防腐蚀性、耐碱性、耐候性、耐擦洗性和耐人工老化等优点，可以实现金属基材的钝化和缓蚀，同时避免了可以导致环境污染的铬等重金属的使用，而且制备简单、成本低、易于工业化批量生产。

Description

一种水性金属防腐涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种改进的金属防腐涂料的制备方法，尤其涉及一种包含聚苯胺与石墨烯复合材料、GH-26XB硅丙防腐乳液的水性金属防腐涂料的制备方法。

背景技术

金属受周围环境介质的化学或者电化学作用而损坏的现象称为金属腐蚀。在电力、冶金、化工、机械、交通运输等工业企业大量使用钢铁等金属设备、金属构件和金属埋没件，这些设备和构件在其周围的氧、水、电解质离子等介质的作用下，日积月累地出现腐蚀、严重腐蚀或损坏，甚至造成重大事故和巨大经济损失。目前，金属的腐蚀已经给世界各国带来了巨大的经济损失，根据美国、日本、加拿大等国公布的一些腐蚀损失资料，腐蚀造成了大量的直接经济损失，而且据估计，世界上约有20％的金属材料因被腐蚀而无法回收，因而金属的腐蚀及防护问题引起了世界各国的普遍重视。我国每年金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的4％，每年腐蚀损失超过火灾、风灾和地震造成损失的总和。长期以来，为了减少腐蚀的损失，人们采取了很多措施，如金属的电化学保护法、腐蚀介质处理法、覆盖层保护法等等。但迄今为止最普遍、最经济、最实用的保护措施还是涂料保护，涂料防腐以其施工简便、经济适用、不受设备面积、形状的约束以及具有一定的装饰效果等特点而被广泛的应用。

目前普通金属表面涂敷的防腐蚀涂层常采用的是溶剂型涂料，尽管它们具有抑制腐蚀的作用，但由于它们含有对人体易造成损害的有害气体和重金属，造成了环境污染问题，同时溶剂易燃、易爆的特点给环境带来了不安全的隐患。随着人们对环保意识的日益增强，水性涂料成为涂料发展的重要方向和研究热点。在水性防腐涂料中，水性环氧防腐涂料因其突出的防腐性能而成为水性涂料中的研究重点。

导电聚苯胺具有优异的环境稳定性，较高的导电性，其原料便宜，易于合成，因此成为最具商业应用前景的导电聚合物之一。自1985 年首先报道了聚苯胺作为一种新型的金属表面防腐涂层和缓蚀剂以来，世界各国相继开始了这方面的研究。许多研究论述了聚苯胺对不同金属的防腐性，如不锈钢、铁 、低碳钢、铜、铝和锌等。Wessling 研究了聚苯胺对不锈钢、铜和铁的防腐性，表明聚苯胺具有防腐性。Wessling 还发现，化学合成的聚苯胺涂料能在金属表面形成氧化物，甚至能修补金属/ 氧化物之间可能的化学老化。影响聚苯胺防腐蚀的因素很多，如: 聚苯胺结构、腐蚀环境、涂层体系、以及腐蚀介质中氧气的含量和基体的表面处理等。目前，关于聚苯胺涂层有3 种不同组分的报道，即:单一聚苯胺涂料、传统聚合物为面漆聚苯胺为底漆的涂层、聚苯胺与传统聚合物的共混涂料。由于聚苯胺不溶于常规有机溶剂，且纯聚苯胺对金属的粘结性很差，所以人们通常把聚苯胺作为现有防腐涂料的添加剂，使之形成聚苯胺系防腐涂料。常见的聚苯胺涂层体系有:聚苯胺/ 环氧体系、聚苯胺/ 聚氨酯体系、聚苯胺/ 聚酰亚胺体系、聚苯胺/ 苯乙烯丙烯酸共聚物(SAA) 体系、聚苯胺/ 聚丁基异丁酸酯共混体系。

石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质，它不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬，比金刚石还坚硬，同时可以像拉橡胶一样进行拉伸。是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质。石墨烯稳定的晶格机构也具有优秀的导电性，在室温下传递电子的速度比已知导体都快，远远超过了电子在金属导体或半导体中的移动速度。现有技术中还没有将因此如果将聚苯胺与石墨烯结合用于防腐的研究报道。

发明内容

本发明目的是提供一种包含聚苯胺与石墨烯复合材料、GH-26XB硅丙防腐乳液的水性金属防腐涂料的制备方法。

本发明的技术方案是：一种水性金属防腐涂料的制备方法， 按如下质量百分比含量配称制备中需要的各组分：聚苯胺/石墨烯复合材料为15-20％，GH-26XB硅丙防腐乳液为20-30％，着色颜料为15-20％，醇脂12为2-4％，超细滑石粉为5-10％，超细云母粉为5-10％，超细二氧化硅粉为5-10％，分散剂为0.9-1.8％，PE-100润湿剂为0.1-0.3％，GHP101增稠剂为0.5-1％，SN-612流平剂为0.1-0.3％，磷酸三丁酯消泡剂为0.1-0.3％，水为5-14％；并具体包括以下步骤：

1）配制含有苯胺、盐酸的石墨烯的分散液，其中苯胺浓度为0.5-0.6mol/L，盐酸浓度为0.2-0.25mol/L，石墨烯的浓度为10-12mg/mL，搅拌均匀后预冷至5-8℃； 

2）配制含有盐酸的过硫酸铵水溶液，其中溶液中的过硫酸铵浓度为0.4-0.6mol/L，并将其预冷至3-6℃，盐酸浓度为0.2-0.25mol/L； 

3）将2)溶液在搅拌下缓慢滴入1溶液中，其中1)溶液与2)溶液的体积比为1∶1，在5℃反应1h，离心、过滤、洗涤烘干后研磨至小于200目，制得聚苯胺/石墨烯复合材料；

4）将水、3）制得的聚苯胺/石墨烯复合材料、硅丙防腐乳液、GH5050分散剂、DA分散剂、PE-100润湿剂加入反应器中搅拌10-15min均匀混合；

5）再分别加入着色颜料、超细滑石粉、超细云母粉、超细二氧化硅粉、醇脂12搅拌40-44min均匀混合；

6）再分别加入GHP101增稠剂、SN-612流平剂、磷酸三丁酯消泡剂搅拌30-34min，即制得水性金属防腐涂料；

7）将步骤6）制得的水性金属防腐涂料进入沙磨机研磨两遍，过滤，出料装桶。

本发明的制备方法所得到的聚苯胺/石墨烯复合材料中聚苯胺负载在石墨烯表面可以提供电化学防腐作用，，由于石墨烯导电性高、径厚比高、柔韧性好，二者的协同作用机制使得该涂料具有优良的金属腐蚀防护性能；此外GH-26XB硅丙防腐乳液含硅聚合物，有极强的防水防腐性能，可以与各种填料和助剂形成高耐候性的防水防腐涂膜。

所以，本发明制得的涂料具有极佳的防水防腐蚀性、耐碱性、耐候性、耐擦洗性和耐人工老化等优点，可以实现金属基材的钝化和缓蚀，同时避免了可以导致环境污染的铬等重金属的使用，而且制备简单、成本低、易于工业化批量生产。 

具体实施方式

实施例1 

按以下质量百分比配称各组分 

聚苯胺/石墨烯复合材料               15％， 

GH-26XB硅丙防腐乳液      30％， 

氧化铁红        15％， 

醇脂12                 2.0％， 

超细滑石粉               10％， 

超细云母粉               10％， 

超细二氧化硅粉           5.0％， 

GH 5050分散剂            1.4％， 

PE-100润湿剂             0.2％， 

GHP101增稠剂             0.8％， 

SN-612流平剂                0.3％， 

磷酸三丁酯消泡剂             0.3％， 

水                       10％；

1）配制含有苯胺、盐酸的石墨烯的分散液，其中苯胺浓度为0.5mol/L，盐酸浓度为0.2mol/L，石墨烯的浓度为10mg/mL，搅拌均匀后预冷至5℃； 

2）配制含有盐酸的过硫酸铵水溶液，其中溶液中的过硫酸铵浓度为0.4mol/L，并将其预冷至3℃，盐酸浓度为0.2mol/L； 

3）将2)溶液在搅拌下缓慢滴入1溶液中，其中1)溶液与2)溶液的体积比为1∶1，在5℃反应1h，离心、过滤、洗涤烘干后研磨至小于200目，制得聚苯胺/石墨烯复合材料；

4）分别将水、聚苯胺/石墨烯复合材料、硅丙防腐乳液、GH5050分散剂、PE-100润湿剂加入反应器中搅拌10min均匀混合；

5）再分别加入氧化铁红 、超细滑石粉、超细云母粉、超细二氧化硅粉、醇脂12搅拌40min均匀混合； 

6）再分别加入GHP101增稠剂、SN-612流平剂、磷酸三丁酯消泡剂搅拌30min，即制得水性 金属防腐涂料；

7）将步骤3制得的水性金属防腐涂料进入沙磨机研磨两遍，过滤，出料装桶。  

实施例2 

按以下质量百分比配称各组分 

聚苯胺/石墨烯复合材料             20％， 

GH-26XB硅丙防腐乳液    20％， 

金红石钛白R-930粉      20％， 

醇脂12               4.0％， 

超细滑石粉             5.0％， 

超细云母粉             5.0％， 

超细二氧化硅粉         10％， 

DA分散剂               1.2％， 

PE-100润湿剂           0.1％， 

GHP101增稠剂           0.5％， 

SN-612流平剂              0.1％， 

磷酸三丁酯消泡剂           0.1％， 

水                     14％。 

1）配制含有苯胺、盐酸的石墨烯的分散液，其中苯胺浓度为0.6mol/L，盐酸浓度为0.25mol/L，石墨烯的浓度为12mg/mL，搅拌均匀后预冷至8℃； 

2）配制含有盐酸的过硫酸铵水溶液，其中溶液中的过硫酸铵浓度为0.6mol/L，并将其预冷至6℃，盐酸浓度为0.25mol/L； 

3）将2)溶液在搅拌下缓慢滴入1溶液中，其中1)溶液与2)溶液的体积比为1∶1，在5℃反应1h，离心、过滤、洗涤烘干后研磨至小于200目，制得聚苯胺/石墨烯复合材料；

4）分别将水、聚苯胺/石墨烯复合材料、硅丙防腐乳液、DA分散剂、PE-100润湿剂加入反应器中搅拌10min均匀混合；

5）再分别加入金红石钛白R-930粉、超细滑石粉、超细云母粉、超细二氧化硅粉、醇脂12搅拌40min均匀混合； 

6）再分别加入GHP101增稠剂、SN-612流平剂、磷酸三丁酯消泡剂搅拌30min，即制得水性金属防腐涂料；

7）将步骤3制得的水性金属防腐涂料进入沙磨机研磨两遍，过滤，出料装桶。  

实施例3 

按以下质量百分比配称各组分 

聚苯胺/石墨烯复合材料             19％， 

GH-26XB硅丙防腐乳液    25％， 

金红石钛白粉R-930    18％， 

醇脂12             3.0％， 

超细滑石粉           8.0％， 

超细云母粉           6.0％， 

超细二氧化硅粉       8.0％， 

GH 5050分散剂        0.8％， 

DA分散剂             0.3％， 

PE-100润湿剂         0.3％， 

GHP101增稠剂         1.0％， 

SN-612流平剂            0.3％， 

磷酸三丁酯消泡剂         0.3％， 

水                   10％；

1）配制含有苯胺、盐酸的石墨烯的分散液，其中苯胺浓度为0.6mol/L，盐酸浓度为0.22mol/L，石墨烯的浓度为11mg/mL，搅拌均匀后预冷至6℃； 

2）配制含有盐酸的过硫酸铵水溶液，其中溶液中的过硫酸铵浓度为0.5mol/L，并将其预冷至5℃，盐酸浓度为0.2mol/L； 

3）将2)溶液在搅拌下缓慢滴入1溶液中，其中1)溶液与2)溶液的体积比为1∶1，在5℃反应1h，离心、过滤、洗涤烘干后研磨至小于200目，制得聚苯胺/石墨烯复合材料；

4）分别将水、聚苯胺/石墨烯复合材料、硅丙防腐乳液、GH5050分散剂、PE-100润湿剂加入反应器中搅拌10min均匀混合；

5）再分别加入金红石钛白R-930粉、超细滑石粉、超细云母粉、超细二氧化硅粉、醇脂12搅拌40min均匀混合； 

6）再分别加入GHP101增稠剂、SN-612流平剂、磷酸三丁酯消泡剂搅拌30min，即制得水性金属防腐涂料；

7）将步骤3制得的水性金属防腐涂料进入沙磨机研磨两遍，过滤，出料装桶。

Claims (1)

1.一种水性金属防腐涂料的制备方法，其特征在于，按如下质量百分比含量配称制备中需要的各组分：

聚苯胺/石墨烯复合材料为15-20％，

GH-26XB硅丙防腐乳液为20-30％，

着色颜料为15-20％，

醇脂12为2-4％，

超细滑石粉为5-10％，

超细云母粉为5-10％，

超细二氧化硅粉为5-10％，

分散剂为0.9-1.8％，

PE-100润湿剂为0.1-0.3％，

GHP101增稠剂为0.5-1％，

SN-612流平剂为0.1-0.3％，

磷酸三丁酯消泡剂为0.1-0.3％，

水为5-14％；

并具体包括以下步骤：

1）配制含有苯胺、盐酸的石墨烯的分散液，其中苯胺浓度为0.5-0.6mol/L，盐酸浓度为0.2-0.25mol/L，石墨烯的浓度为10-12mg/mL，搅拌均匀后预冷至5-8℃； 

2）配制含有盐酸的过硫酸铵水溶液，其中溶液中的过硫酸铵浓度为0.4-0.6mol/L，并将其预冷至3-6℃，盐酸浓度为0.2-0.25mol/L； 

3）将2)溶液在搅拌下缓慢滴入1溶液中，其中1)溶液与2)溶液的体积比为1∶1，在5℃反应1h，离心、过滤、洗涤烘干后研磨至小于200目，制得聚苯胺/石墨烯复合材料；

4）将水、3）制得的聚苯胺/石墨烯复合材料、硅丙防腐乳液、GH5050分散剂、DA分散剂、PE-100润湿剂加入反应器中搅拌10-15min均匀混合；

5）再分别加入着色颜料、超细滑石粉、超细云母粉、超细二氧化硅粉、醇脂12搅拌40-44min均匀混合；

6）再分别加入GHP101增稠剂、SN-612流平剂、磷酸三丁酯消泡剂搅拌30-34min，即制得水性金属防腐涂料；

7）将步骤6）制得的水性金属防腐涂料进入沙磨机研磨两遍，过滤，出料装桶。