CN106366710B - 一种石墨烯导热防腐水性涂料及其制备和使用方法 - Google Patents

一种石墨烯导热防腐水性涂料及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于表面处理技术，涉及一种石墨烯导热防腐水性涂料及其制备和使用方法。本发明的石墨烯导热防腐水性涂料，其特征在于，它由组分Ⅰ和组分Ⅱ混合而成，组分Ⅰ和组分Ⅱ的重量比为100：58～65。本发明的制备步骤是：制备组分Ⅰ；混合组分Ⅰ和组分Ⅱ。本发明的使用的步骤是：基底预处理；涂覆；固化。本发明提出了一种石墨烯导热防腐水性涂料配方及其制备方法和使用方法，避免了污染环境，提高了腐蚀防护性能，扩大了应用范围。

Description

一种石墨烯导热防腐水性涂料及其制备和使用方法
技术领域
本发明属于表面处理技术，涉及一种石墨烯导热防腐水性涂料及其制备和使用方法。
背景技术
导热防腐涂料是一种被广泛应用于热交换器等工业设备中的金属表面涂料，主要功能是在提供一定腐蚀防护能力的同时具有良好的导热和散热性，将被涂覆基材的热量导出以保证设备正常工作温度，具有广泛的用途。涂料大部分是以有机高分子为成膜物的混合体系，涂覆成膜后的涂层以有机物为主，热导率较低，主要依靠其中的无机填料行使导热的功能。石墨烯是近年研究进展较快的一种材料，由于其二维结构的特点而展现出了极为优异的电学、热学、力学等方面的性能，并且由于尺寸效应和超高比表面积，石墨烯材料已经广泛应用于防腐领域。另外，石墨烯是目前已知仅次于金属的热导体，热导率极高，已经用于制备导热涂料。如中国专利CN 103627223A将石墨烯与纳米金刚石、金属纤维结合，制备了一种石墨烯导热涂料，其不足在于体系为溶剂型涂料，污染较大。中国专利CN104693968A以石墨烯、碳纳米管、氧化石墨、富勒烯、碳纳米笼为功能填料，以水性树脂为粘结剂，解决了电子元件的散热问题，但涂料的腐蚀防护性差，应用范围较窄。
发明内容
本发明的目的是：提出一种石墨烯导热防腐水性涂料配方及其制备方法和使用方法，以便避免污染环境，提高腐蚀防护性能，扩大应用范围。
本发明的技术方案是：一种石墨烯导热防腐水性涂料，其特征在于，它由组分Ⅰ和组分Ⅱ混合而成，组分Ⅰ和组分Ⅱ的重量比为100：58～65；组分Ⅰ是水溶性胺、助剂、石墨烯分散液和填料的混合物，水溶性胺占混合物重量的30％，助剂占混合物重量的1％～3％，石墨烯分散液占混合物重量的30％～40％，余量为填料；助剂为铵盐分散剂、聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂、聚氨酯增稠剂的一种或几种的混合物；石墨烯分散液为氧化石墨烯、氨基酸改性石墨烯或硅烷改性石墨烯其中之一的水溶液，浓度为1mg/mL～5mg/mL，其中氧化石墨烯、氨基酸改性石墨烯和硅烷改性石墨烯均为10层以下结构，水为去离子水；填料是绢云母、滑石粉、氮化硼和碱式磷酸锌的混合物，绢云母、滑石粉、氮化硼和碱式磷酸锌的重量比为3～5：2：1：1；组分Ⅱ为双酚A环氧树脂乳液。
如上面所述的石墨烯导热防腐水性涂料的制备方法，其特征在于，制备的步骤如下：
1、制备组分Ⅰ：
1.1、制备石墨烯分散液：按浓度比例分别称取氧化石墨烯、氨基酸改性石墨烯或硅烷改性石墨烯和去离子水，混合后在100W～150W功率下超声波分散30min～60min，得到石墨烯分散液；
1.2、配料：按比例分别称取水溶性胺、助剂、石墨烯分散液和填料；
1.3、研磨：向水溶性胺中加入石墨烯分散液、助剂和填料，手工搅拌至少1min，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于40μm后出料，得到组分Ⅰ；
2、混合组分Ⅰ和组分Ⅱ：按比例称取组分Ⅰ和组分Ⅱ，然后混合，手工搅拌至少1min，即得到石墨烯导热防腐水性涂料；所制得的石墨烯导热防腐水性涂料应在6h内使用。
如上面所述石墨烯导热防腐水性涂料的使用方法，其特征在于，使用的步骤如下：
1、基底预处理：用砂纸将待涂覆基底表面打磨粗糙，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；
2、涂覆：向基底表面刷涂或使用喷枪喷涂石墨烯导热防腐水性涂料，涂覆厚度为0.06mm～3mm；
3、固化：将涂覆的石墨烯导热防腐水性涂料涂层在常温环境下固化5天～7天即可。
本发明的优点是：提出了一种石墨烯导热防腐水性涂料配方及其制备方法和使用方法，避免了污染环境，提高了腐蚀防护性能，扩大了应用范围。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。一种石墨烯导热防腐水性涂料，其特征在于，它由组分Ⅰ和组分Ⅱ混合而成，组分Ⅰ和组分Ⅱ的重量比为100：58～65；组分Ⅰ是水溶性胺、助剂、石墨烯分散液和填料的混合物，水溶性胺占混合物重量的30％，助剂占混合物重量的1％～3％，石墨烯分散液占混合物重量的30％～40％，余量为填料；助剂为铵盐分散剂、聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂、聚氨酯增稠剂的一种或几种的混合物；石墨烯分散液为氧化石墨烯、氨基酸改性石墨烯或硅烷改性石墨烯其中之一的水溶液，浓度为1mg/mL～5mg/mL，其中氧化石墨烯、氨基酸改性石墨烯和硅烷改性石墨烯均为10层以下结构，水为去离子水；填料是绢云母、滑石粉、氮化硼和碱式磷酸锌的混合物，绢云母、滑石粉、氮化硼和碱式磷酸锌的重量比为3～5：2：1：1；组分Ⅱ为双酚A环氧树脂乳液。
如上面所述的石墨烯导热防腐水性涂料的制备方法，其特征在于，制备的步骤如下：
1、制备组分Ⅰ：
1.1、制备石墨烯分散液：按浓度比例分别称取氧化石墨烯、氨基酸改性石墨烯或硅烷改性石墨烯和去离子水，混合后在100W～150W功率下超声波分散30min～60min，得到石墨烯分散液；
1.2、配料：按比例分别称取水溶性胺、助剂、石墨烯分散液和填料；
1.3、研磨：向水溶性胺中加入石墨烯分散液、助剂和填料，手工搅拌至少1min，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于40μm后出料，得到组分Ⅰ；
2、混合组分Ⅰ和组分Ⅱ：按比例称取组分Ⅰ和组分Ⅱ，然后混合，手工搅拌至少1min，即得到石墨烯导热防腐水性涂料；所制得的石墨烯导热防腐水性涂料应在6h内使用。
如上面所述石墨烯导热防腐水性涂料的使用方法，其特征在于，使用的步骤如下：
1、基底预处理：用砂纸将待涂覆基底表面打磨粗糙，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；
2、涂覆：向基底表面刷涂或使用喷枪喷涂石墨烯导热防腐水性涂料，涂覆厚度为0.06mm～3mm；
3、固化：将涂覆的石墨烯导热防腐水性涂料涂层在常温环境下固化5天～7天即可。
实施例1
1、制备石墨烯分散液：分别称量1g氧化石墨烯和1000g去离子水，混合后在100W功率下超声波分散60min，得到石墨烯分散液。
2、配料：分别称取水溶性胺30g、铵盐分散剂1g、聚硅氧烷消泡剂0.3g、丙烯酸润湿剂0.3g、聚氨酯增稠剂0.4g、石墨烯分散液40g、绢云母12g、滑石粉8g、氮化硼4g和碱式磷酸锌4g；
3、研磨：向水溶性胺中加入铵盐分散剂、聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂、聚氨酯增稠剂、石墨烯分散液、绢云母、滑石粉、氮化硼和碱式磷酸锌，手工搅拌5min，然后放入砂磨机研磨至细度达到40μm出料，得到组分Ⅰ；
4、称量100g组分I和58g双酚A环氧树脂乳液并混合，手工搅拌2min，得到石墨烯导热防腐水性涂料，所制得的石墨烯导热防腐水性涂料应在6h内使用。
使用的步骤如下：
1、基板预处理：喷涂前用砂纸将待喷涂钢材表面打磨粗糙，之后用丙酮清洗待喷涂表面并晾干；
2、涂覆：使用喷枪在预处理的基板表面喷涂石墨烯导热防腐水性涂料，涂覆厚度为0.06mm；
3、固化：将涂覆有石墨烯导热防腐水性涂料的板材放置于常温环境，7天后涂层即固化。
制备的涂覆有石墨烯导热防腐水性涂料的钢材具有优异的耐腐蚀性能，在中性盐雾模拟加速腐蚀下可以在1000h后保持底材不腐蚀，并且导热性良好，热导率达到2W/(m〃K)。
实施例2
1、制备石墨烯分散液：分别称量5g氨基酸改性石墨烯和1000g去离子水，混合后在150W功率下超声波分散30min，得到石墨烯分散液。
2、配料：分别称取水溶性胺30g、铵盐分散剂1.5g、聚硅氧烷消泡剂0.3g、丙烯酸润湿剂0.2g、聚氨酯增稠剂1g、石墨烯分散液30g、绢云母20.6g、滑石粉8.2g、氮化硼4.1g和碱式磷酸锌4.1g；
3、研磨：向水溶性胺中加入铵盐分散剂、聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂、聚氨酯增稠剂、石墨烯分散液、绢云母、滑石粉、氮化硼和碱式磷酸锌，手工搅拌3min，然后放入砂磨机研磨至细度达到40μm出料，得到组分Ⅰ；
4、称量100g组分I和65g双酚A环氧树脂乳液并混合，手工搅拌2min，得到石墨烯导热防腐水性涂料，所制得的石墨烯导热防腐水性涂料应在6h内使用。
使用的步骤如下：
1、基板预处理：喷涂前用砂纸将待喷涂铝合金表面打磨粗糙，之后用丙酮清洗待喷涂表面并晾干；
2、涂覆：使用喷枪在预处理的基板表面喷涂石墨烯导热防腐水性涂料，涂覆厚度为0.1mm；
3、固化：将涂覆有石墨烯导热防腐水性涂料的板材放置于常温环境，7天后涂层即固化。
制备的涂覆有石墨烯导热防腐水性涂料的铝合金具有优异的耐腐蚀性能，在中性盐雾模拟加速腐蚀下可以在1000h后保持底材不腐蚀，并且导热性良好。
实施例3
1、制备石墨烯分散液：分别称量3g硅烷改性石墨烯和1000g去离子水，混合后在130W功率下超声波分散30min，得到石墨烯分散液。
2、配料：分别称取水溶性胺30g、铵盐分散剂1g、聚硅氧烷消泡剂0.3g、丙烯酸润湿剂0.3g、聚氨酯增稠剂0.4g、石墨烯分散液40g、绢云母12g、滑石粉8g、氮化硼4g和碱式磷酸锌4g；
3、研磨：向水溶性胺中加入铵盐分散剂、聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂、聚氨酯增稠剂、石墨烯分散液、绢云母、滑石粉、氮化硼和碱式磷酸锌，手工搅拌5min，然后放入砂磨机研磨至细度达到40μm出料，得到组分Ⅰ；
4、称量100g组分I和60g双酚A环氧树脂乳液并混合，手工搅拌2min，得到石墨烯导热防腐水性涂料，所制得的石墨烯导热防腐水性涂料应在6h内使用。
使用的步骤如下：
1、基板预处理：喷涂前用砂纸将待喷涂高强钢表面打磨粗糙，之后用丙酮清洗待喷涂表面并晾干；
2、涂覆：使用喷枪在预处理的基板表面喷涂石墨烯导热防腐水性涂料，涂覆厚度为3mm；
3、固化：将涂覆有石墨烯导热防腐水性涂料的板材放置于常温环境，7天后涂层即固化。
制备的涂覆有石墨烯导热防腐水性涂料的钢材具有优异的耐腐蚀性能，在中性盐雾模拟加速腐蚀下可以在1000h后保持底材不腐蚀，并且导热性良好。

Claims (3)

1.一种石墨烯导热防腐水性涂料，其特征在于，它由组分Ⅰ和组分Ⅱ混合而成，组分Ⅰ和组分Ⅱ的重量比为100：58～65；组分Ⅰ是水溶性胺、助剂、石墨烯分散液和填料的混合物，水溶性胺占混合物重量的30％，助剂占混合物重量的1％～3％，石墨烯分散液占混合物重量的30％～40％，余量为填料；助剂为铵盐分散剂、聚硅氧烷消泡剂、丙烯酸润湿剂、聚氨酯增稠剂的一种或几种的混合物；石墨烯分散液为氧化石墨烯、氨基酸改性石墨烯或硅烷改性石墨烯其中之一的水溶液，浓度为1mg/mL～5mg/mL，其中氧化石墨烯、氨基酸改性石墨烯和硅烷改性石墨烯均为10层以下结构，水为去离子水；填料是绢云母、滑石粉、氮化硼和碱式磷酸锌的混合物，绢云母、滑石粉、氮化硼和碱式磷酸锌的重量比为3～5：2：1：1；组分Ⅱ为双酚A环氧树脂乳液。
2.如权利要求1所述的石墨烯导热防腐水性涂料的制备方法，其特征在于，制备的步骤如下：
2.1、制备组分Ⅰ：
2.1.1、制备石墨烯分散液：按浓度比例分别称取氧化石墨烯、氨基酸改性石墨烯或硅烷改性石墨烯和去离子水，混合后在100W～150W功率下超声波分散30min～60min，得到石墨烯分散液；
2.1.2、配料：按比例分别称取水溶性胺、助剂、石墨烯分散液和填料；
2.1.3、研磨：向水溶性胺中加入石墨烯分散液、助剂和填料，手工搅拌至少1min，然后放入砂磨机研磨，直至细度低于40μm后出料，得到组分Ⅰ；
2.2、混合组分Ⅰ和组分Ⅱ：按比例称取组分Ⅰ和组分Ⅱ，然后混合，手工搅拌至少1min，即得到石墨烯导热防腐水性涂料；所制得的石墨烯导热防腐水性涂料应在6h内使用。
3.如权利要求1所述石墨烯导热防腐水性涂料的使用方法，其特征在于，使用的步骤如下：
3.1、基底预处理：用砂纸将待涂覆基底表面打磨粗糙，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；
3.2、涂覆：向基底表面刷涂或使用喷枪喷涂石墨烯导热防腐水性涂料，涂覆厚度为0.06mm～3mm；
3.3、固化：将涂覆的石墨烯导热防腐水性涂料涂层在常温环境下固化5天～7天即可。
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