CN104789028B

CN104789028B - 一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法

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Publication number: CN104789028B
Application number: CN201510203553.1A
Authority: CN
Inventors: 黄峰; 黄飞; 蒋涛明; 刘静; 甘章华
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2035-04-27
Also published as: CN104789028A

Abstract

本发明涉及一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法。其技术方案是：所述防腐涂料的化学成分及其含量是：成膜剂为20~80wt%，溶剂为10~30wt%，纳米石墨烯碎片为0.1~20wt%，颜料为1~10wt%，填料为1~10wt%，助剂为1~20wt%。按所述防腐涂料的化学成分及其含量进行配料，然后超声分散5~20min，即得纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料。本发明具有工艺简单和成本低的特点，所制备的纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的防腐蚀效果好和适用范围广。

Description

一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于防腐蚀涂料技术领域。具体涉及一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法。

背景技术

石墨烯的准二维结构有着独特物理化学及生物等方面的性能，吸引了材料等各个领域科学家的关注，已被广泛应用于超级导电薄膜、传感器、高性能电子器件和储能材料等方面。

石墨烯在金属材料的防腐领域也具有非常大的潜力。首先，石墨烯稳定的sp2杂化结构使其能在金属与活性介质间形成物理阻隔层，阻止气体或液体分子的扩散渗透。Bunch等在研究石墨烯制备微小密封“气球”时发现石墨烯能有效阻碍气体原子的通过；其次，石墨烯具有很好的热稳定性和化学稳定性，不论是在高温(可高达1500℃)条件下还是在具有腐蚀或氧化性的气体或液体环境中均能保持稳定。由此使得石墨烯成为一种优异的保护涂层材料。

石墨烯现已经应用到涂料防腐的某些方面：

“一种基于石墨烯的耐高温防腐涂料及其制备方法”（CN 103589281 A）专利技术，该技术按质量百分比由以下组分组成：环氧树脂5-60%,聚苯硫醚树脂3-30% ,氨基树脂3-30%，颜料1-10%，石墨烯1-20%，正丁醇3-50%，消泡剂0.1-0.3%，聚羟酸钠盐0.1-10%，邻苯二甲酸二丁醋0.1-5%，膨润土0.5-1. 0%，流平剂0. 2-0.5%。制备方法包括以下步骤：(1)将石墨烯、环氧树脂和聚苯硫醚树脂加入到正丁醇中，超声搅拌30-180分钟；(2)将氨基树脂、颜料、消泡剂、邻苯二甲酸二丁醋、流平剂按规定量加入研磨机中，研磨至细度小于30微米；(3)将步骤(1)和步骤(2)制得的物质混合后搅拌10-120分钟，加入膨润土后继续搅拌10-60分钟，接着在研磨机中研磨10-120分钟，过滤，得到基于石墨烯的耐高温防腐涂料，再密封、包装。可见其中制备方法繁琐，超生分散时间较长，且需要研磨和过滤等步骤。

“一种含石墨烯的海洋防腐抗污涂料及其制备方法”（CN 103589282 A）专利技术，该技术提到涂料涂覆后，需在室温20~25℃晾置48h后，再在60 0C下烘烤2~3h，可见制备周期长且工艺复杂。

“一种石墨烯改性的氟树脂涂料”（CN103740192 A）专利技术，该技术的涂料中提到第一添加剂为纳米A1₂O₃、纳米TiO₂、纳米ZnO、钛酸钾中的一种或几种，第二添加剂为云母粉、膨润土、贝壳粉与纤维素的组合物，第一添加剂与第二添加剂的质量比为1︰1~30，效果虽好但其中的添加剂种类多使得成本提高。这些专利技术中虽然涉及石墨烯，但未就石墨烯的尺寸大小进行限定，且涂料配方复杂，涂料适用范围较窄，如有的只适用于海洋环境，有的只适用于高温环境。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低和工艺简单的基于纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的制备方法，用该方法制备的纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的防腐蚀效果好和适用范围广。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，所述防腐涂料的化学成分及其含量是：成膜剂为20~80wt%，溶剂为10~30wt%，纳米石墨烯碎片为0.1~20wt%，颜料为1~10wt%，填料为1~10wt%，助剂为1~20wt%。

按所述防腐涂料的化学成分及其含量进行配料，然后超声分散5~20min，即得纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料。

所述成膜剂为聚醚酰亚胺、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯、氟碳树脂、醇酸树脂和苯酚甲醛树脂中的一种或两种。

所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮、水、正丁醇、丙酮、醋酸正丁酯、乙醇和乙酸丁酯中的一种或两种。

所述纳米石墨烯碎片的直径≤200nm，厚度≤5nm。

所述颜料为钛白粉、甲苯胺红、铅铬黄和孔雀石绿中的一种；所述颜料的粒径≤48μm。

所述填料为铝粉、玻璃鳞片、二氧化钛粉和氧化锌粉中的一种；所述填料的粒径≤75μm。

所述助剂为邻苯二甲酸二丁酯、BYK-306、二硫代氨基甲酸酯、磷酸三丁酯、乙二胺、DHI缩二脲和甲乙基酮肟中的一种或两种。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

1、工艺简单、分散时间短。由于本发明采用的纳米石墨烯尺寸小，即纳米碎片的直径≤200nm，厚度≤5nm，超声分散5~20min，故分散时间短且不需要过滤，制备方法简单。

2、填充效果好。由于纳米石墨烯尺寸小，纳米碎片的直径≤200nm，厚度≤5nm，一种填料就能起到好的填充效果，不仅不再需要其它填料物质，还能降低生产成本。

3、本发明制备的纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料广泛适用于海洋、陆地以及地下的工业生产环境和日常生活环境中使用的钢铁，塑料，建筑表层等的腐蚀防护。

4、本发明制备的纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料具有其他一些纳米材料所具有的物理、化学及生物特性。如具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线的特性。

因此，本发明具有工艺简单和成本低的特点，所制备的纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的防腐蚀效果好和适用范围广。

具体实施方式

下面结合具体方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，本具体实施方式所涉及的有关技术参数统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述纳米石墨烯碎片的直径≤200nm，厚度≤5nm；

所述颜料的粒径≤48μm；

所述填料的粒径≤75μm。

实施例1

一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法。所述防腐涂料的化学成分及其含量是：成膜剂为20~35wt%，溶剂为25~30wt%，纳米石墨烯碎片为10~20wt%，颜料为7~10wt%，填料为6~10wt%，助剂为10~20wt%。

按所述涂料的化学成分及其含量进行配料，然后超声分散5~10min，即得纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料。

本实施例中：所述成膜剂为聚醚酰亚胺；所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮；所述颜料为钛白粉；所述填料为铝粉；所述助剂为邻苯二甲酸二丁酯。

实施例2

一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法。除下述化学成分外，其余同实施例1。

本实施例中：所述成膜剂为聚氨酯；所述溶剂为水；所述颜料为甲苯胺红；所述填料为玻璃鳞片；所述助剂为；BYK-306。

实施例3

本实施例中：所述成膜剂为环氧树脂和苯酚甲醛树脂的混合物；所述溶剂为正丁醇和乙酸丁酯的混合物；所述颜料为铅铬黄；所述填料为二氧化钛粉；所述助剂为二硫代氨基甲酸酯和甲乙基酮肟的混合物。

实施例4

本实施例中：所述成膜剂为丙烯酸酯和苯酚甲醛树脂的混合物；所述溶剂为丙酮和乙酸丁酯的混合物；所述颜料为孔雀石绿；所述填料为氧化锌粉；所述助剂为磷酸三丁酯和甲乙基酮肟的混合物。

实施例5

一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法。所述防腐涂料的化学成分及其含量是：成膜剂为35~50wt%，溶剂为20~25wt%，纳米石墨烯碎片为5~15wt%，颜料为5~8wt%，填料为5~8wt%，助剂为9~18wt%。

按所述涂料的化学成分及其含量进行配料，然后超声分散8~13min，即得纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料。

本实施例中：所述成膜剂为环氧树脂；所述溶剂为正丁醇；所述颜料为钛白粉；所述填料为铝粉；所述助剂为二硫代氨基甲酸酯。

实施例6

本实施例中：所述成膜剂为丙烯酸酯；所述溶剂为丙酮；所述颜料为甲苯胺红；所述填料为玻璃鳞片；所述助剂为磷酸三丁酯。

实施例7

本实施例中：所述成膜剂为环氧树脂和丙烯酸酯的混合物；所述溶剂为正丁醇和丙酮的混合物；所述颜料为铅铬黄；所述填料为二氧化钛粉；所述助剂为二硫代氨基甲酸酯和磷酸三丁酯的混合物。

实施例8

本实施例中：所述成膜剂为氟碳树脂和醇酸树脂的混合物；所述溶剂为醋酸正丁酯和乙醇的混合物；所述颜料为孔雀石绿；所述填料为氧化锌粉；所述助剂为乙二胺和DHI缩二脲的混合物。

实施例9

一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法。所述防腐涂料的化学成分及其含量是：成膜剂为50~65wt%，溶剂为15~20wt%，纳米石墨烯碎片为1~5wt%，颜料为3~6wt%，填料为3~6wt%，助剂为5~15wt%。

按所述涂料的化学成分及其含量进行配料，然后超声分散11~16min，即得纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料。

本实施例中：所述成膜剂为氟碳树脂；所述溶剂为醋酸正丁酯；所述颜料为钛白粉；所述填料为铝粉；所述助剂为乙二胺。

实施例10

本实施例中：所述成膜剂为醇酸树脂；所述溶剂为乙醇；所述颜料为甲苯胺红；所述填料为玻璃鳞片；所述助剂为DHI缩二脲。

实施例11

本实施例中：所述成膜剂为醇酸树脂和苯酚甲醛树脂的混合物；所述溶剂为乙醇和乙酸丁酯的混合物；所述颜料为铅铬黄；所述填料为二氧化钛粉；所述助剂为DHI缩二脲和甲乙基酮肟的混合物。

实施例12

本实施例中：所述成膜剂为聚醚酰亚胺和聚氨酯的混合物；所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮和水的混合物；所述颜料为孔雀石绿；所述填料为氧化锌粉；所述助剂为邻苯二甲酸二丁酯和BYK-306的混合物。

实施例13

一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料及其制备方法。所述防腐涂料的化学成分及其含量是：成膜剂为65~80wt%，溶剂为10~15wt%，纳米石墨烯碎片为0.1~1wt%，颜料为1~4wt%，填料为1~4wt%，助剂为1~12wt%。

按所述涂料的化学成分及其含量进行配料，然后超声分散14~20min，即得纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料。

本实施例中：所述成膜剂为苯酚甲醛树脂；所述溶剂为乙酸丁酯所述颜料为钛白粉；所述填料为铝粉；所述助剂为甲乙基酮肟。

实施例14

本实施例中：所述成膜剂为聚醚酰亚胺；所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮；所述颜料为甲苯胺红；所述填料为玻璃鳞片；所述助剂为邻苯二甲酸二丁酯。

实施例15

本实施例中：所述成膜剂为聚氨酯和环氧树脂的混合物；所述溶剂为水和正丁醇的混合物；所述颜料为铅铬黄；所述填料为二氧化钛粉；所述助剂为BYK-306和二硫代氨基甲酸酯的混合物。

实施例16

本实施例中：所述成膜剂为丙烯酸酯和氟碳树脂的混合物；所述溶剂为丙酮和醋酸正丁酯的混合物；所述颜料为孔雀石绿；所述填料为氧化锌粉；所述助剂为磷酸三丁酯和乙二胺的混合物。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

1、工艺简单、分散时间短。由于本具体实施方式采用的纳米石墨烯尺寸小，即纳米碎片的直径≤200nm，厚度≤5nm，超声分散5~20min，故分散时间短且不需要过滤，制备方法简单。

3、本具体实施方式制备的纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料广泛适用于海洋、陆地以及地下的工业生产环境和日常生活环境中使用的钢铁，塑料，建筑表层等的腐蚀防护。

4、本具体实施方式制备的纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料具有其他一些纳米材料所具有的物理、化学及生物特性。如具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线的特性。

因此，本具体实施方式具有工艺简单和成本低的特点，所制备的纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的防腐蚀效果好和适用范围广。

Claims

1.一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于所述防腐涂料的化学成分及其含量是：成膜剂为35～80wt％，溶剂为10～30wt％，纳米石墨烯碎片为0.1～20wt％，颜料为1～10wt％，填料为1～10wt％，助剂为1～20wt％；所述成膜剂为聚醚酰亚胺；所述溶剂为氮甲基吡咯烷酮；所述纳米石墨烯碎片的直径≤200nm，厚度≤5nm；

按所述防腐涂料的化学成分及其含量进行配料，然后超声分散5～20min，即得纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料。

2.根据权利要求1所述纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于所述颜料为钛白粉、甲苯胺红、铅铬黄和孔雀石绿中的一种；所述颜料的粒径≤48μm。

3.根据权利要求1所述纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于所述填料为铝粉、玻璃鳞片、二氧化钛粉和氧化锌粉中的一种；所述填料的粒径≤75μm。

4.根据权利要求1所述纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于所述助剂为邻苯二甲酸二丁酯、BYK-306、二硫代氨基甲酸酯、磷酸三丁酯、乙二胺、DHI缩二脲和甲乙基酮肟中的一种或两种。

5.一种纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料，其特征在于所述纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料是根据权利要求1～4项中任一项所述纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料的制备方法所制备的纳米石墨烯碎片改性的防腐蚀涂料。