CN105733405A - 一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防腐涂料领域，提供一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料及其生产方法，解决现有技术的防腐涂料防腐性能差、不环保以及石墨烯在涂料中分散剂稳定困难的问题，由主漆和固化剂混合均匀组成，所述主漆由以下重量份的各原料组成：环氧树脂1825重量份、稀释剂1015重量份、助剂0.23重量份、石墨烯0.12重量份、颜料1015重量份、填料3545重量份、触变剂0.55重量份；所述固化剂由以下重量份的各原料组成：胺类树脂7585重量份、稀释剂515重量份、助剂38重量份。

Description

一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防腐涂料领域，尤其涉及一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料及其制备方法。

背景技术

从相关数据显示，我国每年因金属材料腐蚀造成的经济损失比较重大，约占国民生产总值的5%左右，从防腐处理的经济性来看，用防腐涂料是最为经济和有效的方法。随着基础设施设计要求的不断提高，对涂料性能要求也不断出现新的要求，特别是在涂料的防腐蚀保护寿命、材料的通用性以及环境友好性等提出了新的要求。

传统的防腐涂料按树脂分类一般有环氧、环氧沥青、氯化橡胶、氯磺化聚乙烯、沥青、聚氯乙烯、过氯乙烯、高氯化聚乙烯、聚氨酯、酚醛、醇酸、丙烯酸等涂料。传统防腐涂料在使用过程中存在施工固含量低，存在大量有机挥发物，造成对环境的污染，防腐寿命较短，通用性不佳，如用在混凝土保护方面通用的环氧防锈底漆存在屏蔽性能不良，易被酸碱盐等介质腐蚀失效；通用环氧防锈底漆不导静电，也不能用于抗静电要求的储罐等设施设备的防腐。

为满足现代工业对涂料在防腐蚀保护寿命、材料的通用性以及环境友好性等提出了的要求，迫切需要开发出一种通用性强、适用面广，适合多个防腐蚀领域的高性能防腐涂料，并兼顾环保法规趋势，以适应现代工业的对涂料发展的要求。

为提高防腐性能并满足环保法规的要求，现在较为通用的产品为高固含环氧体系，通过高膜厚来实现长效防腐，作为防锈底漆，漆膜厚度一般都在80~100微米，部分涂料中还添加了含重金属或其它对环境有害物质的防锈颜料。作为耐介质涂层系统的高固体份涂料，漆膜厚度一般不低于450微米，才能达到长效防腐蚀的目的。为降低有害物质的用量满足环保要求，另外在满足长效防腐要求的前提下为降低漆膜厚度，减少涂料用量，节省能源和降低施工成本，国内的涂料工作者做了大量的工作。

国内石墨烯应用于防腐底漆的研究处于起步阶段，尚无产品规模化生产和应用，而且产品通用性不强，不能同时满足多个领域的应用。VOC含量高，不符合环保法规发展的趋势。国内石墨烯防腐涂料研究的技术主要问题是石墨烯在涂料中的分散和稳定困难，贮存使用过程中易发生团聚和絮凝，降低了这种材料的使用效果，甚至在涂料贮存过程中石墨烯失效；对石墨烯的品种和片径分布没有进行合理选择，因而无法达到预期的效果。

发明内容

因此，针对以上内容，本发明提供一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料及其制备方法，解决现有技术的防腐涂料防腐性能差、不环保以及石墨烯在涂料中分散剂稳定困难的问题。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料,由主漆和固化剂混合均匀组成，所述主漆由以下重量份的各原料组成：

环氧树脂18-25重量份

稀释剂10-15重量份

助剂0.2-3重量份

石墨烯0.1-2重量份

颜料10-15重量份

填料35-45重量份

触变剂0.5-5重量份；

所述固化剂由以下重量份的各原料组成：

胺类树脂75-85重量份

稀释剂5-15重量份

助剂3-8重量份。

进一步的改进是：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、溴化环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂肪族环氧树脂或诺伏勒克环氧树脂中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述稀释剂为甲苯、二甲苯、丁醇、乙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲基乙基酮、环已酮中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述助剂为消泡剂、流平剂、润湿剂、附着力促进剂、催干剂中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述触变剂为有机膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述填料为滑石粉、硅微粉、玻璃鳞片、纳米碳酸钙、沉淀硫酸钡、绢云母或高岭土中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述胺类树脂为曼尼期碱类固化剂、腰果酚改性胺类固化剂、脂肪族多元胺类固化剂、脂肪胺加成物类固化剂、酰氨基胺类固化剂、氨基聚酰胺树脂固化剂、脂环胺类固化剂、芳香胺类固化剂、芳脂胺类固化剂或酮亚胺类固化剂中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

进一步的改进是：所述石墨烯片层直径为5～30微米，层数≤10层，氧含量15%～33%。

一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）主漆的制备：将环氧树脂18～25重量份、稀释剂10～15重量份、助剂0.2～3重量份依次加入缸中高速搅拌均匀，边搅拌边加入石墨烯0.1～2重量份、颜料10～15重量份、填料35～45重量份、触变剂0.5～5重量份，经高速搅拌均匀后，再用研磨机研磨，细度≤50μm，再用过滤网过滤后得到主漆；

（2）固化剂的制备：将胺类树脂75～85重量份、稀释剂5～15重量份和助剂3～8重量份依次加入缸中，低速分散30min，温度控制≤50℃，再用过滤网过滤后得到固化剂；

（3）主漆和固化剂混合施工形成涂料层：先将上两步骤得到的主漆和固化剂按比例调配搅拌均匀，再加入稀释剂调整施工粘度，经普通空气喷涂设备或无气喷涂设备雾化到施工表面，经化学反应交联制得。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的防腐涂料具有对多种基材附着力好、抗介质渗透、防腐蚀性能优异的优点，使用该涂料可满足钢结构、混凝土等设施设备长效防腐蚀要求。与传统环氧防腐蚀涂料相比较，作为钢结构防腐时，与其它通用中间漆和面漆配套，涂层系统厚度240微米即可达到320微米的防腐蚀效果。作为耐介质涂层时，可单独使用，涂层厚度320微米就可达到450微米的涂层效果（涂层设计规范依据ISO12944标准）。本发明的防腐涂料，在涂层较薄时就可以获得较好的防腐蚀性能，在相同的厚度下，氯离子渗透性是传统磷片增强涂料的一半，复合涂层（240微米）划痕耐盐雾测试1440小时无锈蚀扩展，采用该防腐涂层，可以使涂层系统降低25%的漆膜厚度，节约了能源消耗，降低了VOC的排放；另外，漆膜导静电，可应用于需要导静电的防腐蚀场合。该发明的涂料是一种多用途的涂料，可作为钢铁的防锈底漆，也可用于起屏蔽作用的中涂漆或是耐介质系统、导静电要求的底面合一防腐蚀涂料，适用于钢铁、混凝土等设施设备的防腐。

本发明通过选择适合片径、氧含量的石墨烯粉体以及分散剂的选择复配和分散工艺，解决了石墨烯的分散和在涂料中的稳定问题，使石墨烯在该产品中能充分可靠地发挥作用，在1年的贮存期内产品性能保持稳定。

具体实施方式

以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。

实施例一

一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料,由主漆和固化剂混合均匀组成，所述主漆由以下重量份的各原料组成：双酚A环氧树脂8重量份、乙醇10-15重量份、消泡剂0.2-3重量份、石墨烯0.1-2重量份、颜料10-15重量份、滑石粉35-45重量份、有机膨润土0.5-5重量份；所述固化剂由以下重量份的各原料组成：曼尼期碱类固化剂75-85重量份、乙醇5-15重量份、消泡剂3-8重量份。所述石墨烯片层直径为15微米，层数≤10层，氧含量15%。

其制备方法，包括如下步骤：

（1）主漆的制备：将双酚A环氧树脂18重量份、乙醇10重量份、消泡剂0.2重量份依次加入缸中高速搅拌均匀，边搅拌边加入石墨烯0.1重量份、颜料10重量份、滑石粉35重量份、有机膨润土0.5重量份，经高速搅拌均匀后，再用研磨机研磨，细度≤50μm，再用过滤网过滤后得到主漆；

（2）固化剂的制备：将胺类树脂75重量份、乙醇5重量份和消泡剂3重量份依次加入缸中，低速分散30min，温度控制≤50℃，再用过滤网过滤后得到固化剂；

（3）主漆和固化剂混合施工形成涂料层：先将上两步骤得到的主漆和固化剂按比例调配搅拌均匀，再加入稀释剂调整施工粘度，经普通空气喷涂设备或无气喷涂设备雾化到施工表面，经化学反应交联制得。

实施例二

一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料,由主漆和固化剂混合均匀组成，所述主漆由以下重量份的各原料组成：溴化环氧树脂20重量份、醋酸乙酯12重量份、润湿剂1.5重量份、石墨烯1.1重量份、颜料12重量份、硅微粉40重量份、气相二氧化硅2.7重量份；所述固化剂由以下重量份的各原料组成：腰果酚改性胺类固化剂80重量份、醋酸乙酯10重量份、润湿剂5重量份。所述石墨烯片层直径为20微米，层数≤10层，氧含量25%。

其制备方法，包括如下步骤：

（1）主漆的制备：将溴化环氧树脂20重量份、醋酸乙酯12重量份、润湿剂1.5重量份依次加入缸中高速搅拌均匀，边搅拌边加入石墨烯1.1重量份、颜料12重量份、硅微粉40重量份、气相二氧化硅2.7重量份，经高速搅拌均匀后，再用研磨机研磨，细度≤50μm，再用过滤网过滤后得到主漆；

（2）固化剂的制备：将腰果酚改性胺类固化剂80重量份、醋酸乙酯10重量份和润湿剂5重量份依次加入缸中，低速分散30min，温度控制≤50℃，再用过滤网过滤后得到固化剂；

（3）主漆和固化剂混合施工形成涂料层：先将上两步骤得到的主漆和固化剂按比例调配搅拌均匀，再加入稀释剂调整施工粘度，经普通空气喷涂设备或无气喷涂设备雾化到施工表面，经化学反应交联制得。

实施例三

一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料,由主漆和固化剂混合均匀组成，所述主漆由以下重量份的各原料组成：酚醛环氧树脂25重量份、甲基乙基酮15重量份、附着力促进剂3重量份、石墨烯-2重量份、颜料15重量份、纳米碳酸钙45重量份、氢化蓖麻油5重量份；所述固化剂由以下重量份的各原料组成：酰氨基胺类固化剂85重量份、甲基乙基酮15重量份、附着力促进剂8重量份。所述石墨烯片层直径为30微米，层数≤10层，氧含量33%。

一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）主漆的制备：将酚醛环氧树脂25重量份、甲基乙基酮15重量份、附着力促进剂3重量份依次加入缸中高速搅拌均匀，边搅拌边加入石墨烯2重量份、颜料15重量份、纳米碳酸钙45重量份、氢化蓖麻油5重量份，经高速搅拌均匀后，再用研磨机研磨，细度≤50μm，再用过滤网过滤后得到主漆；

（2）固化剂的制备：将酰氨基胺类固化剂85重量份、甲基乙基酮15重量份和附着力促进剂8重量份依次加入缸中，低速分散30min，温度控制≤50℃，再用过滤网过滤后得到固化剂；

（3）主漆和固化剂混合施工形成涂料层：先将上两步骤得到的主漆和固化剂按比例调配搅拌均匀，再加入稀释剂调整施工粘度，经普通空气喷涂设备或无气喷涂设备雾化到施工表面，经化学反应交联制得。

本发明的基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料,其主漆的各原料在以下参数范围内均可实现本发明的目的：环氧树脂18-25重量份、稀释剂10-15重量份、助剂0.2-3重量份、石墨烯0.1-2重量份、颜料10-15重量份、填料35-45重量份、触变剂0.5-5重量份；所述固化剂的各原料组分在以下参数范围内均可实现本发明的目的：胺类树脂75-85重量份、稀释剂5-15重量份、助剂3-8重量份。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (9)

1.一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料,其特征在于：由主漆和固化剂混合均匀组成，所述主漆由以下重量份的各原料组成：

环氧树脂18-25重量份

稀释剂10-15重量份

助剂0.2-3重量份

石墨烯0.1-2重量份

颜料10-15重量份

填料35-45重量份

触变剂0.5-5重量份；

所述固化剂由以下重量份的各原料组成：

胺类树脂75-85重量份

稀释剂5-15重量份

助剂3-8重量份。

2.根据权利要求1所述的基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、溴化环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂肪族环氧树脂或诺伏勒克环氧树脂中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料，其特征在于：所述稀释剂为甲苯、二甲苯、丁醇、乙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲基乙基酮、环已酮中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

4.根据权利要求3所述的基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料，其特征在于：所述助剂为消泡剂、流平剂、润湿剂、附着力促进剂、催干剂中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

5.根据权利要求4所述的基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料，其特征在于：所述触变剂为有机膨润土、气相二氧化硅、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

6.根据权利要求5所述的基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料，其特征在于：所述填料为滑石粉、硅微粉、玻璃鳞片、纳米碳酸钙、沉淀硫酸钡、绢云母或高岭土中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

7.根据权利要求6所述的基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料，其特征在于：所述胺类树脂为曼尼期碱类固化剂、腰果酚改性胺类固化剂、脂肪族多元胺类固化剂、脂肪胺加成物类固化剂、酰氨基胺类固化剂、氨基聚酰胺树脂固化剂、脂环胺类固化剂、芳香胺类固化剂、芳脂胺类固化剂或酮亚胺类固化剂中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。

8.根据权利要求7所述的基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料，其特征在于：所述石墨烯片层直径为5～30微米，层数≤10层，氧含量15%～33%。

9.一种基于石墨烯增强型高固体份环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）主漆的制备：将环氧树脂18～25重量份、稀释剂10～15重量份、助剂0.2～3重量份依次加入缸中高速搅拌均匀，边搅拌边加入石墨烯0.1～2重量份、颜料10～15重量份、填料35～45重量份、触变剂0.5～5重量份，经高速搅拌均匀后，再用研磨机研磨，细度≤50μm，再用过滤网过滤后得到主漆；

（2）固化剂的制备：将胺类树脂75～85重量份、稀释剂5～15重量份和助剂3～8重量份依次加入缸中，低速分散30min，温度控制≤50℃，再用过滤网过滤后得到固化剂；

（3）主漆和固化剂混合施工形成涂料层：先将上两步骤得到的主漆和固化剂按比例调配搅拌均匀，再加入稀释剂调整施工粘度，经普通空气喷涂设备或无气喷涂设备雾化到施工表面，经化学反应交联制得。