CN106009799B - 一种含有石墨烯的无机锌粉底漆及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种含有石墨烯的无机锌粉底漆，按重量份数计，包括A组分：聚乙烯醇缩丁醛树脂5～15份、膨润土1～3份、润湿分散剂1～3份、锌粉10～30份、防腐填料20～60份、石墨烯0.1～1份和溶剂5～15份；B组分：硅酸乙酯水解物20～50份、固化调节剂3～8份溶剂30～60份。该种无机含锌底漆与环氧含锌涂料相比，其耐高温性能更出色、防腐性能更出色。并且与传统无机富锌底漆相比需要添加锌粉量较少，大大减少了锌粉的浪费，而且添加很少量的石墨烯就可以代替大部分的锌粉，替代后的防腐性能与传统无机富锌底漆性能基本一致。

Description

一种含有石墨烯的无机锌粉底漆及制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，特别涉及一种含有石墨烯的无机锌粉底漆及其制备方法。
背景技术
随着现今社会地高速发展，无机锌粉底漆对钢铁具有电化学保护作用，防锈性能优良，耐海水、耐油、耐溶剂、盐类及大气腐蚀。并可长期在400℃环境中使用，因而广泛应用于造船行业、石油化工、海上设施热力管道、烟囱、桥梁等。
但是，现有技术中，无机锌粉底漆的整体抗机械损伤的能力还不是很强，当受到巨大机械冲击作用的时候，还是很容易发生破裂等问题，从而就会造成漆面的剥落。且直接投入大量的锌粉于生产过程中会造成巨大锌粉的浪费，从而大大提高了生产的成本，不利于可持续发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产成本低和防腐性能强的含有石墨烯的无机锌粉底漆及其制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种含有石墨烯的无机锌粉底漆，按重量份数计，包括
A组分：
B组分：
硅酸乙酯水解物 20～50份
固化调节剂 3～8份
溶剂 30～60份。
作为优选，按重量分数计，包括
A组分
B组分
硅酸乙酯水解物 35份
固化调节剂 5.5份
溶剂 45份。
由于石墨烯本身就具有较强的韧性和高的断裂强度以及弹性，因此，当无机锌粉底漆涂布在金属表面的时候，可以有效地提高其与金属之间的附着力，并且也可以增强了无机锌粉底漆的抗机械损坏的能力，而且石墨烯的自身原子之间的间隙就比较的小，因此，外界的水无法轻易通过石墨烯，从而有利于提高无机锌粉底漆的耐水能力。
另外，由于石墨烯导电性能优异，在漆膜中形成导电网络，与锌粉共同产生电化学作用，同时，当无机锌粉底漆涂抹在其他物体上时，锌粉还可以借助石墨烯特有的网状薄膜特 性，均匀地铺展在无机锌粉底漆中，因此，将石墨烯加入后也就大大减少了锌粉的投入，并能够基本实现传统无机富锌底漆的功能，从而减少了锌粉的浪费，降低了生产成本。
作为优选，所述溶剂为二甲基甲酰胺和聚乙二醇的混合物。
作为优选，二甲基甲酰胺和聚乙二醇的质量比为3∶1。
二甲基甲酰胺是一种透明液体，能和水及大部分有机溶剂互溶。并且石墨烯在其内部可以保持长期均一稳定的状态，而不发生沉淀，而聚乙二醇是一种高效的相转移催化剂，因此，通过二甲基甲酰胺和聚乙二醇的协同作用，可以有效地将石墨烯均匀地分散在无机锌粉底漆中，并保持长期稳定的状态。
如下表所示石墨烯在各溶剂之中的稳定情况：
从上表可以得出DMF和DMF-乙二醇的混合溶剂都可以使石墨烯长时间均匀地分散在溶剂中而不发生沉降。
作为优选，所述润湿分散剂为全甲基聚硅氧烷、硅氧烷三聚体或环状硅氧烷中的一种或几种。
由于将有机硅润滑剂加入低表面处理漆中可以有效降低液态漆与金属表面的粘度，从而可以使低表面处理漆在液态的情况下铺展地更为均匀。
所述防腐填料包括云母氧化铁、云母粉、磷酸锌、长石粉和滑石粉。
云母氧化铁是一种化学性能稳定的片状颜料，将其加入到底漆中，能够使底漆具有特别好的封闭性和耐候性，对腐蚀介质及水汽等均有很强的耐渗透和隔绝能力，并能大量吸收和反射紫外线.对于户外受曝晒，雨雪，霜冻及海洋性气候条件下，盐水浸蚀的铜铁构件有特殊的防腐防锈效果，防护时间可达十年以上。
云母粉是一种非金属矿物，含有多种成分，其中主要有SiO2，含量一般在49％左右，Al2O3含量在30％左右。云母粉具有良好的弹性、韧性。绝缘性、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、附着力强等特性，是一种优良的添加剂。
磷酸锌，即磷酸二氢锌，电镀工业中用于黑色金属制作的防腐处理，也用作金属表面处理剂，陶瓷工业中用作着色剂是一种新型无毒防锈颜料。还用作氯化橡胶、合成高分子材料的阻燃剂，也可用作牙科的印模材料。
长石粉的硬度波动于6-6.5，比重波动于2-2.5，性脆，有较高的抗压强度，对酸有较强的化学稳定性，因此，将其加入到环氧通用底漆后，能够有效地提高底漆固化后的强度。
作为优选，石墨烯粉末的细度为5至15um。
这样可以使石墨烯在无机锌粉底漆中分布地更加均匀，从而有利于减少石墨烯聚集成团。
固化调剂剂为三苯酚、壬基酚、邻苯二酚和3-甲基苯酚中的一种或几种。
一种含有石墨烯的无机锌粉底漆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚乙烯醇缩丁醛树脂、膨润土、润湿分散剂、锌粉、防腐填料和石墨烯加入到搅拌分散器中进行搅拌混合，以高速搅拌10～20分钟后，加入溶剂，再在32～38℃下磁力分散1～3小时，并再以中速搅拌12～18分钟后，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物A；
S2、将硅酸乙酯水解物和固化调节剂加入到搅拌分散器中，并加入溶剂，以高速搅拌直至完全溶解为止，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物B；
S3、将混合物A和混合物B以质量比5∶6～1进行装料混合制成成品含石墨烯的无机锌粉底漆。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.无机锌粉底漆与环氧含锌涂料相比，其耐高温性能更出色、防腐性能更出色；
2.与传统无机富锌底漆相比不需要添加大量的锌粉，由于锌粉成本高，这样也就避免造成浪费，而添加石墨烯后，很少量的石墨烯就可以代替大部分的锌粉，替代后的无机锌粉底漆的防腐性能与传统无机富锌底漆性能基本一致；
3.二甲基甲酰胺和聚乙二醇的混合物使得石墨烯在无机锌粉底漆中分散的更为均匀，从而有利于提高无机锌粉底漆的整体性能；
具体实施方式
实施例一、
制备A组分：
将5kg聚乙烯醇缩丁醛树脂、1kg膨润土、0.5kg全甲基聚硅氧烷、0.5kg硅氧烷三聚体、10kg锌粉、4kg云母氧化铁、6kg云母粉、3kg磷酸锌、3kg长石粉、4kg滑石粉和0.1kg石墨烯加入到搅拌分散器中进行搅拌混合，以900～1100rpm搅拌转速搅拌10～20分钟后，加入3.75kg二甲基甲酰胺和1.25kg聚乙二醇，再在32～38℃下磁力分散1～3小时，并再以500～900rpm搅拌转速搅拌12～18分钟后，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物A；
制备B组分：
将20kg硅酸乙酯水解物、2kg三苯酚和1kg邻苯二酚加入到搅拌分散器中，并加入22.5kg二甲基甲酰胺和7.5kg聚乙二醇，以900～1100rpm搅拌转速搅拌直至完全溶解为止，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物B；
将混合物A和混合物B以质量比5～1进行装料混合制成成品含石墨烯的无机锌粉底漆。
实施例二、
制备A组分：
将15kg聚乙烯醇缩丁醛树脂、3kg膨润土、2kg硅氧烷三聚体、1kg环状硅氧烷、30kg锌粉、15kg云母氧化铁、14kg云母粉、14kg磷酸锌、11kg长石粉、6kg滑石粉和1kg石墨烯加入到搅拌分散器中进行搅拌混合，以900～1100rpm搅拌转速搅拌10～20分钟后，加入11.25kg二甲基甲酰胺和3.75kg聚乙二醇，再在32～38℃下磁力分散1～3小时，并再以500～900rpm搅拌转速搅拌12～18分钟后，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物A；
制备B组分：
将50kg硅酸乙酯水解物、3kg壬基酚和5kg3-甲基苯酚加入到搅拌分散器中，并加入45kg二甲基甲酰胺和15kg聚乙二醇，以900～1100rpm搅拌转速搅拌直至完全溶解为止，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物B；
将混合物A和混合物B以质量比6～1进行装料混合制成成品含石墨烯的无机锌粉底漆。
实施例三、
制备A组分：
将10kg聚乙烯醇缩丁醛树脂、2kg膨润土、1kg全甲基聚硅氧烷、1kg环状硅氧烷、20kg锌粉、12kg云母氧化铁、11kg云母粉、8kg磷酸锌、7kg长石粉、2kg滑石粉和0.5kg石墨烯加入到搅拌分散器中进行搅拌混合，以900～1100rpm搅拌转速搅拌10～20分钟后，加入7.5kg二甲基甲酰胺和2.5kg聚乙二醇，再在32～38℃下磁力分散1～3小时，并再以500～900rpm搅拌转速搅拌12～18分钟后，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物A；
制备B组分：
将35kg硅酸乙酯水解物、3kg三苯酚和2.5kg壬基酚加入到搅拌分散器中，并加入33.75kg二甲基甲酰胺和11.25kg聚乙二醇，以900～1100rpm搅拌转速搅拌直至完全溶解为止，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物B；
将混合物A和混合物B以质量比5.5～1进行装料混合制成成品含石墨烯的无机锌粉底漆。
实施例四、
制备A组分：
将15kg聚乙烯醇缩丁醛树脂、1kg膨润土、2kg硅氧烷三聚体、1kg环状硅氧烷、20kg锌粉、15kg云母氧化铁、14kg云母粉、14kg磷酸锌、11kg长石粉、6kg滑石粉和0.1kg石墨烯加入到搅拌分散器中进行搅拌混合，以900～1100rpm搅拌转速搅拌10～20分钟后，加入11.25kg二甲基甲酰胺和3.75kg聚乙二醇，再在32～38℃下磁力分散1～3小时，并再以500～900rpm搅拌转速搅拌12～18分钟后，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物A；
制备B组分：
将35kg硅酸乙酯水解物、2kg壬基酚和4kg3-甲基苯酚加入到搅拌分散器中，并加入45kg二甲基甲酰胺和15kg聚乙二醇，以900～1100rpm搅拌转速搅拌直至完全溶解为止，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物B；
将混合物A和混合物B以质量比5.5～1进行装料混合制成成品含石墨烯的无机锌粉底漆。
通过对实施例一至实施例四制成的成品含石墨烯的无机锌粉底漆和市售无机富锌底漆讲行检测，获得以下结果：
因此，从上述的检测结果来看，本发明中的无机锌粉底漆要远远优于市面上在售的传统无机富锌底漆和醇酸底漆的附着力和抗机械冲击的性能，并且其与传统的无机富锌底漆的防腐能力基本一致，甚至更优，并且在生产过程中锌粉的投入量要远远低于传统的无机富锌底漆， 从而大大降低了生产成本。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种含有石墨烯的无机锌粉底漆，其特征在于：按重量分数计，包括
A组分
B组分
硅酸乙酯水解物 35份
固化调节剂 5.5份
溶剂 45份；
所述溶剂为二甲基甲酰胺和聚乙二醇的混合物，二甲基甲酰胺和聚乙二醇的质量比为3∶1。
2.根据权利要求1所述的一种含有石墨烯的无机锌粉底漆，其特征在于：所述防腐填料包括云母氧化铁、云母粉、磷酸锌、长石粉和滑石粉。
3.根据权利要求1所述的一种含有石墨烯的无机锌粉底漆，其特征在于：石墨烯粉末的细度为5至15um。
4.根据权利要求1所述的一种含有石墨烯的无机锌粉底漆，其特征在于：固化调节剂为三苯酚、壬基酚、邻苯二酚和3-甲基苯酚中的一种或几种。
5.如权利要求1至4中任意一项权利要求所述的一种含有石墨烯的无机锌粉底漆的制备方法，包括以下步骤：
S1将聚乙烯醇缩丁醛树脂、膨润土、润湿分散剂、锌粉、防腐填料和石墨烯加入到搅拌分散器中进行搅拌混合，以高速搅拌10～20分钟后，加入溶剂，再在32～38℃下磁力分散1～3小时，并再以中速搅拌12～18分钟后，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物A；
S2、将硅酸乙酯水解物和固化调节剂加入到搅拌分散器中，并加入溶剂，以高速搅拌直至完全溶解为止，再分散、研磨至细度为30μm以下，制成混合物B；
S3、将混合物A和混合物B以质量比5∶6～1进行装料混合制成成品含石墨烯的无机锌粉底漆。
6.根据权利要求5所述的一种含有石墨烯的无机锌粉底漆的制备方法，其特征在于：高速搅拌的搅拌桨转速为900～1100rpm，中速搅拌的搅拌桨转速为500～900rpm。
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