CN105086529A - 环保水性陶瓷基防腐材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保水性陶瓷基防腐材料，其包含甲组分和乙组分，其中，甲组分包含以下原料：硅酸盐水溶液、硅烷偶联剂、助剂；乙组分包含以下原料：锌粉和石墨烯。其优点是：以水为溶剂，无毒无污染，零VOC排放；耐高温，自修复能力强，涂膜快干，耐蚀性强，耐候性佳；除油性漆和醇酸漆外，可与其他防腐面漆配套使用；防紫外线侵蚀、耐盐雾、耐多种有机强溶剂，可带漆焊接及切割；能满足船舶、集装箱等海洋工程中PH值5.5-8范围的介质环境下长效内外重防腐工程的需要。

Description

环保水性陶瓷基防腐材料

技术领域

本发明涉及防腐材料，特别涉及一种无机型的环保水性陶瓷基防腐材料及其制备方法。

背景技术

金属构件大多采用碳钢、不锈钢等材料。金属的腐蚀给人类带来了巨大的经济损失，目前，每年由于金属腐蚀所造成的损失大约占世界生产总值的5％。为了防止和减缓腐蚀，相继开发了许多防腐蚀方法，其中防腐蚀材料保护最方便、经济。一般防腐材料，如氯化橡胶、环氧云铁及环氧涂料等涂料只具有屏蔽保护作用，较大部分涂料含有不同含量的涂料挥发有机物(VOC)，污染环境，对施工人员也有很大伤害。据资料显示，钢铁制品及其设施在涂装过程中挥发的VOC总量占全球VOC总量的20％以上，已经成为大气的主要污染之一，随着社会环保意识的增强以及环保法规的日益严格，非溶剂型环保涂料尤其是水性涂料得到了快速发展。

有机、无机富锌防腐材料以高含量锌粉为颜填料，对金属材料耐腐蚀保护能力极佳。船舶金属构件结构复杂，所处的腐蚀环境多样化，包括长时间浸没在海水中的船直平底，在海水干湿交替的水下部位，水舷，处于海洋大气的甲板，上层建筑外部以及压载舱、淡水舱等。其为满足各种要求所用的防腐材料也具有不同的特点。本国造船业使用的车间底漆由于涂膜防腐蚀性能较差，防腐蚀时间6-12个月，在使用过程中经常出现热稳定性差、耐候性不足，涂料成膜后不稳定等现象，极大地影响涂料的防腐性能。目前使用较多的无机硅酸锌车间底漆其厚度薄(15-25um)，其厚度增加至一定程度后容易导致开裂等问题产生，其作为过渡保护材料使用，后续工序中还需要涂覆防腐底漆，对造船业的生产周期有较大影响，使得我们相比国外造船业在造船周期控制方面还有一定差距。

针对上述问题，为进一步缩短国内外差距，急需一种无机环保防腐蚀材料，该材料能集合热镀锌、铝及有机富锌涂料的性能优点，以使其成为目前船舶防腐材料行业中最具有发展前景的一种水性环保型材料。

石墨烯(Graphene)又称单层石墨片，是一层密集排列在六角型呈蜂巢晶格上的碳原子所构成的薄膜，其不仅是目前世界上已知的最薄材料，还是当前唯一发现的二维自由态原子晶体。石墨烯中的碳原子以独特的二维结构进行排列，具有许多优异的特质，例如其强度大、导热性与导电性极好，具备超大的比表面积，而且其合成原料是石墨，价格低廉。因而，石墨烯在晶体管、太阳能电池、传感器、超级电容器、场发射和催化剂载体等方面有着良好的应用前景。然而，到目前为止，使用石墨烯来改善富锌防腐涂料的防腐性能还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无污染无毒害，零VOC排放，长效重防腐的环保水性陶瓷基防腐材料及其制备方法。

该环保水性陶瓷基防腐材料无着火点、无毒安全便捷、工序简单，施工周期短、综合成本低、防腐蚀性能优良。该涂料不仅可以应用于船舶金属的防腐蚀保护，还可以应用于集装箱、大型桥梁钢构、石油化工的罐体、管道的重防腐。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种环保水性陶瓷基防腐材料，其包含甲组分和乙组分：

其中，甲组分包含以下原料：

作为优选的技术方案，

本发明进一步提供一种环保水性陶瓷基防腐材料，其由甲组分和乙组分组成：

其中，甲组分由以下原料组成：

对于各原料用量，硅酸盐水溶液优选20-50重量份，更优选15-30重量份；硅烷偶联剂优选0.1-4重量份；助剂优选2-3重量份；锌粉优选40-70重量份；石墨烯优选2-3重量份。

优选地，所述硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中的一种或几种。优选地，硅酸盐水溶液的浓度为30-50wt％。

优选地，硅烷偶联剂可选自甲基三甲氧基硅烷。

优选地，助剂可选自分散剂、还原剂等。

所述分散剂选自对苯酚聚乙二醇醚、壬苯酚聚乙二醇醚、聚乙二醇烷基醚、聚乙烯基烷基醚构成，其用量为0.5-3重量份；

所述还原剂可选自琥珀酸、顺丁烯二酸酐、苹果酸，其用量为0.5-2重量份；

优选地，本发明还提供一种无机环保水性陶瓷基防腐材料的制备方法，其包括：(1)在反应釜中加入硅酸盐水溶液、硅烷偶联剂、以及助剂，在20-60℃混合反应2-60小时；(2)将锌粉和石墨烯混合均匀后，加入步骤(1)所得溶液中，混合均匀即可。

本发明首次将石墨烯应用到陶瓷基防腐材料中，使其具有以下优点：

1)水性环保安全、施工周期短、综合成本低，以水为溶剂和稀释剂，不含任何有机挥发物(VOC)，无毒无污染，无闪火点，不燃。室温下涂膜快干，施工周期短。

2)防锈性能优异，具有优异的耐水性、耐油性、耐盐雾、耐有机溶剂及长效防腐能力。

3)耐高温及可焊接切割，长期耐温区间-40℃-400℃，干燥后瞬间高温可耐800℃。可带漆焊接及切割。

4)硬度高，耐候性佳，自修复能力强。

5)耐紫外线，耐老化性能好，防静电性能优良。

6)结合能力强、双重防腐蚀能力，与金属基体化学键结合，结合力强。表面生成致密陶瓷层，石墨烯材料填充空隙处使其组织更加致密，并与阴极保护能力相结合，防腐蚀能力更强。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

【实施例1】

一种环保水性陶瓷基防腐材料，其组分重量为Kg：

甲组分

30wt％硅酸锂水溶液65

甲基三甲氧基硅烷0.6

助剂聚乙二醇甲基醚1

乙组分

锌粉30

石墨烯1

1、将甲组分中的30wt％硅酸锂水溶液65Kg，甲基三甲氧基硅烷0.6Kg，助剂聚乙二醇甲基醚1Kg，加入到反应釜中在40℃下混合，反应时间2小时。

2、将乙组分中的锌粉30Kg，经过筛网过滤后，与石墨烯1Kg混合均匀，而后加入步骤(1)的溶液中，混合均匀即可。

【实施例2】

一种环保水性陶瓷基防腐材料，其组分重量为Kg：

甲组分

30wt％硅酸锂水溶液65

甲基三甲氧基硅烷0.6

助剂聚乙二醇甲基醚1

乙组分

锌粉30

石墨烯2

1、将甲组分中的30wt％硅酸锂水溶液65Kg，甲基三甲氧基硅烷0.6Kg，助剂聚乙二醇甲基醚1Kg，加入到反应釜中在40℃下混合，反应时间2小时。

2、将乙组分中的锌粉30Kg，经过筛网过滤后，与石墨烯2Kg混合均匀，而后加入步骤(1)的溶液中，混合均匀即可。

【对比例1】

一种环保水性陶瓷基防腐材料，其组分重量为Kg：

甲组分

30wt％硅酸锂水溶液65

甲基三甲氧基硅烷0.6

助剂聚乙二醇甲基醚1

乙组分

锌粉30

1、将甲组分中的30wt％硅酸锂水溶液65Kg，甲基三甲氧基硅烷0.6Kg，助剂聚乙二醇甲基醚1Kg，加入到反应釜中在40℃下混合，反应时间2小时。

2、将乙组分中的锌粉30Kg，经过筛网过滤后加入步骤(1)的溶液中，混合均匀即可。

本发明所获得的环保水性陶瓷基防腐材料的性能如下表所示：

将实施例1-2和对比例1中制备获得的环保水性陶瓷基防腐材料进行涂覆，具体步骤为：工件经过喷砂处理后，粗糙度达到Sa2.5标准后，其可以通过喷涂、滚涂及刷涂等方式施工，涂层厚度根据工艺要求可以达到100μm(干膜)。

具体测试性能如下：

Claims (6)

1.一种环保水性陶瓷基防腐材料，其特征在于：该涂料包含甲组分和乙组分：

其中，甲组分包含以下原料：

硅酸盐水溶液15-80重量份

硅烷偶联剂0.01-5重量份

助剂1-5重量份

乙组分包含以下原料：

锌粉30-85重量份

石墨烯1-5重量份。

2.权利要求1所述的环保水性陶瓷基防腐材料，其特征在于：

该涂料由甲组分和乙组分组成：

其中，甲组分由以下原料组成：

硅酸盐水溶液15-80重量份，

硅烷偶联剂0.01-5重量份，

助剂1-5重量份，

乙组分由以下原料组成：

锌粉30-85重量份，

石墨烯1-5重量份。

3.权利要求1-2之一所述的环保水性陶瓷基防腐材料，其特征在于：

所述硅酸盐水溶液的用量优选20-50重量份，更优选15-30重量份；所述硅烷偶联剂的用量优选0.1-4重量份；所述助剂的用量优选2-3重量份；所述锌粉的用量优选40-70重量份；所述石墨烯的用量优选2-3重量份。

4.权利要求1-3之一所述的环保水性陶瓷基防腐材料，其特征在于：

所述硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中的一种或几种；优选地，硅酸盐水溶液的浓度为30-50wt％；所述硅烷偶联剂可选自甲基三甲氧基硅烷；所述助剂可选自分散剂、还原剂。

5.权利要求4所述的环保水性陶瓷基防腐材料，其特征在于：

所述分散剂选自对苯酚聚乙二醇醚、壬苯酚聚乙二醇醚、聚乙二醇烷基醚、聚乙烯基烷基醚构成，其用量为0.5-3重量份；

所述还原剂可选自琥珀酸、顺丁烯二酸酐、苹果酸，其用量为0.5-2重量份。

6.权利要求1-5之一所述的环保水性陶瓷基防腐材料的制备方法，其包括：

(1)在反应釜中加入硅酸盐水溶液、硅烷偶联剂、以及助剂，在20-60℃混合反应2-60小时；

(2)将锌粉和石墨烯混合均匀后，加入步骤(1)所得溶液中，混合均匀即可。