CN106243943B

CN106243943B - 一种改性白石墨烯复合防腐涂料及其制备

Info

Publication number: CN106243943B
Application number: CN201610705377.6A
Authority: CN
Inventors: 段曦东; 赵涛楠; 毛志浩
Original assignee: Guangdong Na Lu Nano Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Na Lu Nano Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2018-07-20
Anticipated expiration: 2036-08-22
Also published as: CN106243943A; WO2018036422A1

Abstract

本发明涉及材料技术领域，具体公开了一种改性白石墨烯复合防腐涂料，其原料按重量份包括：基体树脂18‑68.5份，颜填料5‑20份，分散剂0.4‑1.5份，消泡剂0.1‑0.5份，溶剂20‑30份，白石墨烯1‑20份，固化剂0‑10份。本发明复合改性白石墨烯的防腐涂料防腐性能优异，兼具较高的强度和耐盐雾性能，原子级厚度的改性白石墨烯能进一步降低涂层厚度，增加对基材的附着力，提升涂料的耐磨性。其防腐性能超过现有的重防腐涂料，因具有真正的绿色环保功能，可广泛应用于海洋工程、交通运输、大型工业设备及市政工程设施等领域的涂装保护。

Description

一种改性白石墨烯复合防腐涂料及其制备

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种改性白石墨烯复合防腐涂料及其制备。

背景技术

金属材料在人类生活中占据重要地位，在工业生产中，金属结构件因常年接触高温气体、湿气和烟尘，极易腐蚀，从而显著降低金属材料的力学性能、破坏金属结构件的几何形状、缩短设备的使用寿命，造成巨大的经济损失。因此寻找有效的技术手段来实现金属材料的防腐成为全球各国关注的目标。

在众多防腐技术中，涂料的防腐技术应用最为广泛。防腐涂料是低成本保护金属结构件远离腐蚀的最佳材料，主要用于各类建筑行业、钢铁设施、铁路桥梁、输油管道、船舶及海洋工程等防腐环境中。由于防腐涂料是将金属结构件与外部环境隔绝开来，因此要求防腐涂料具有优异的附着力、耐高温、耐盐雾性、耐磨性和机械强度。而现有的防腐涂料在高温、高湿、光照、酸雨等因素的影响下防腐涂层容易失效，从而失去对设备的防腐作用。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述现有防腐涂料的不足，提供一种具有优异的附着力、耐高温、耐盐雾性、耐磨性和机械强度性能的改性白石墨烯复合防腐涂料及其制备。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种改性白石墨烯复合防腐涂料，原料按重量份包括：18-68.5份基体树脂，5-20份颜填料，0.4-1.5份分散剂，0.1-0.5份消泡剂，20-30份溶剂，1-20份改性白石墨烯，0-10份固化剂。

进一步的，所述的基体树脂包括环氧树脂、醇酸树脂、饱和聚酯、丙烯酸树脂中的一种或几种；

所述的颜填料包括钛白粉、炭黑、氧化铁红、酞青蓝、中铬黄、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或几种；

所述的分散剂包括合成高分子类、多价羧酸类、硅酸盐类中的一种；

所述的消泡剂包括有机硅类、丙烯酸脂类中的一种；

所述的溶剂包括水、二甲苯/正丁醇/醋酸乙酯混合溶剂、丙二醇甲醚、酮类中的一种或几种；

所述的固化剂包括胺类树脂、多异氰酸酯树脂、氨基树脂中的一种。

本发明的改性白石墨烯复合防腐涂料的制备，包括：

步骤1)改性白石墨烯的制备：将5-10层的白石墨烯用表面活性剂处理，得到改性白石墨烯分散液；

步骤2)将基体树脂、颜填料、分散剂、消泡剂溶于溶剂中搅拌均匀得到基体树脂溶液；将步骤1)制得的改性白石墨烯分散液与基体树脂溶液搅拌均匀；再加入固化剂，搅拌混合均匀，即制得所述防腐涂料。

进一步的，步骤1)所述表面活性剂处理方式为在质量浓度为0.1％的表面活性剂水溶液浸泡24h。

进一步的，步骤1)所述的表面活性剂包括长链路易斯碱、长链路易斯酸、季铵化物、磺酸化物、非离子型表面活性剂中的一种。

进一步的，所述长链路易斯碱为胺类；所述长链路易斯酸为硼烷类；所述季铵化物为烷基三甲基季铵盐、烷基二甲基苄基季铵盐、二烷基二甲基季铵盐中的一种；所述磺酸化物为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、甘胆酸钠中的一种；所述非离子型表面活性剂为聚醚、聚酯、聚乙烯醇、纤维素衍生物中的一种。

本发明的有益效果为：

(1)经过改性的白石墨烯有良好的隔离气体的性能和高的强度，原子级厚度的改性白石墨烯能进一步降低涂层厚度，增加对基材的附着力，提升涂料的耐磨性能、耐盐雾性能和机械强度而其他性能不受影响；

(2)本发明的防腐涂料防腐性能超过现有的重防腐涂料，并具有真正的绿色环保功能，可广泛应用于海洋工程、交通运输、大型工业设备及市政工程设施等领域的涂装保护。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

白石墨烯作为一种新型材料，因其独特的性能在金属防腐领域应用广泛。首先白石墨烯为单层或少层六方氮化硼，具有石墨烯原子级厚度的二维特性，阻隔气体的能力非常强，能在金属结构件和活性介质间形成物理阻隔层，阻止扩散渗透的进行；其次，白石墨烯具有化学惰性和热稳定性，在高温、高湿、光照、酸雨等因素的影响下都能保持稳定；另外，白石墨烯强度非常高，具有普通涂料所不具备的耐磨性和机械强度。本发明采用改性后的白石墨烯应用于防腐涂料中，能够大大改善防腐涂料的各项功能。

实施例1

步骤1)改性白石墨烯的制备：将5-10层的白石墨烯用0.1％的长链硼烷水溶液浸泡24h，得到长链硼烷改性的白石墨烯溶液。

步骤2)将43.9份醇酸树脂、12份碳酸钙、7.5份钛白粉、0.5份炭黑、1份BYK UMEN、0.1份BYK 065溶于25份二甲苯/正丁醇/醋酸乙酯混合溶剂中搅拌均匀得到基体树脂溶液；将步骤1)制得的5份改性白石墨烯分散液与上述基体树脂溶液搅拌均匀，即制得复合改性白石墨烯的高性能醇酸树脂防腐涂料。

实施例2

步骤1)改性白石墨烯的制备：将5-10层的白石墨烯用0.1％的油胺水溶液浸泡24h，得到油胺改性的白石墨烯溶液。

步骤2)将33份环氧改性丙烯酸树脂、12份硫酸钡、8份氧化铁红、1.5份Tego 740W、0.5份Tego 810溶于30份水中搅拌均匀得到基体树脂；将步骤1)制得的10份改性白石墨烯分散液与上述基体树脂液搅拌均匀，即制得复合改性白石墨烯的高性能环氧改性丙烯酸树脂防腐涂料。

实施例3

步骤1)改性白石墨烯的制备：将5-10层的白石墨烯用0.1％的十二烷基磺酸钠浸泡24h，得到长链硼烷改性的白石墨烯溶液。

步骤2)将43.9份环氧树脂、12份滑石粉、8份氧化铁红、1份BYK P-104、0.1份BYK066N溶于20份二甲苯/正丁醇/醋酸乙酯混合溶剂中搅拌均匀；将步骤1)制得的15份改性白石墨烯分散液与环氧树脂溶液搅拌均匀；再加入10份二乙烯三胺，搅拌混合均匀，即制得复合改性白石墨烯的高性能环氧树脂防腐涂料。

实施例4

步骤1)改性白石墨烯的制备：将5-10层的白石墨烯用0.1％的聚乙烯醇水溶液浸泡24h，得到油胺改性的白石墨烯溶液。

步骤2)将20份环氧乳液、6份滑石粉、6份硫酸钡、2份酞青蓝、4份钛白粉、1.5份BYK155/35、0.5份Tego 810溶于30份水中搅拌均匀；将步骤1)制得的20份改性白石墨烯分散液与环氧树脂溶液混合，搅拌均匀；再加入10份陶氏EH-3固化剂(含质量百分百为70％的聚-亚甲基环己胺)，搅拌混合均匀，即制得复合改性白石墨烯的高性能水性环氧防腐涂料。

为验证本发明的技术效果，将本发明与对比样品进行性能测试，对比样品包括对比例1-4，对比例1-4所用配方与制法分别与实施例1-4相同，唯一区别是其中未加入改性白石墨烯。

表1中为测定实施例1-4中所制备得到的高性能防腐涂料及对比例1-4制备的未加白石墨烯的涂料的性能参数：

表1各实施例所得的高性能防腐涂料的性能数据

从上表可知，本发明的制备方法可以大幅度提高防腐涂料的耐盐雾性能、附着力和机械强度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种改性白石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，原料按重量份包括：18-68.5份基体树脂，5-20份颜填料，0.4-1.5份分散剂，0.1-0.5份消泡剂，20-30份溶剂，1-20份改性白石墨烯，0-10份固化剂；所述改性白石墨烯是将5-10层的白石墨烯用表面活性剂处理后而得的。

2.根据权利要求1所述的改性白石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，

所述的基体树脂包括环氧树脂、醇酸树脂、饱和聚酯、丙烯酸树脂中的一种或几种；

所述的消泡剂包括有机硅类、丙烯酸脂类中的一种；

3.一种权利要求1或2所述的改性白石墨烯复合防腐涂料的制备，其特征在于，包括：

步骤2)将基体树脂、颜填料、分散剂、消泡剂溶于溶剂中搅拌均匀得到基体树脂溶液；

将步骤1)制得的改性白石墨烯分散液与基体树脂溶液搅拌均匀；再加入固化剂，搅拌混合均匀，即制得所述防腐涂料。

4.根据权利要求3所述的改性白石墨烯复合防腐涂料的制备，其特征在于，步骤1)所述表面活性剂处理方式为在质量浓度为0.1％的表面活性剂水溶液浸泡24h。

5.根据权利要求3所述的改性白石墨烯复合防腐涂料的制备，其特征在于，步骤1)所述的表面活性剂包括长链路易斯碱、长链路易斯酸、季铵化物、磺酸化物、非离子型表面活性剂中的一种。

6.根据权利要求5所述的改性白石墨烯复合防腐涂料的制备，其特征在于，所述长链路易斯碱为胺类；所述长链路易斯酸为硼烷类；所述季铵化物为烷基三甲基季铵盐、烷基二甲基苄基季铵盐、二烷基二甲基季铵盐中的一种；所述磺酸化物为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、甘胆酸钠中的一种；所述非离子型表面活性剂为聚醚、聚酯、聚乙烯醇、纤维素衍生物中的一种。