CN106366712B - 一种石墨烯导电防腐涂料 - Google Patents

一种石墨烯导电防腐涂料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种石墨烯导电防腐涂料及其制备方法。该涂料是以水性环氧树脂、钾水玻璃为成膜物质，以石氧化墨烯和二氧化锡纳米颗粒为主要填料的有机‑无机复合底漆。石墨烯具有优良的机械性能，尤其具有较高的硬度和强度，二氧化锡纳米颗粒具有良好的导电性能。实验证明本发明防腐涂料有效提高了涂层导电性及硬度，工艺简单，绿色环保，防腐性能好，适用于各类金属管道和金属构件的防腐涂覆。

Description

一种石墨烯导电防腐涂料
技术领域
本发明涉及一种涂料及其制备方法，更具体的说是一种涉及管道、桥梁、储罐、船舶等钢结构的石墨烯导电防腐底漆。
背景技术
导电性是指涂料具有传导电流及排除累积静电荷能力。对于防腐涂料，尤其是涂刷在储罐和具有阴极保护装置的管道，除了具有保护金属不受腐蚀之外也必须具有导电性，以排除油罐静电荷的积累和管道在面漆出现破损时阴极保护系统可以通过导电底漆对管道立即保护，确保设备和管道安全经济运行。
金属氧化物由于其电性能优异、颜色浅，较好地弥补了金属导电颜料抗腐蚀性能差和碳系导电颜料装饰性能差等缺点。金属氧化物导电颜料主要有掺杂氧化锡、氧化锌、二氧化锑等，其中以SnO2为代表，由于密度小、在空气中稳定性好、色浅并可制备透明涂层等优点而受到重视。石墨烯具有硬度高，抗冲击性能好等特点，将石墨烯和二氧化锡纳米颗粒添加到涂料中，同时添加木质素磺酸钠作为分散剂，蒙脱土为增稠剂，有效提高了涂层导电性及硬度，工艺简单，绿色环保，防腐性能好。
发明内容
本发明的目的在于改善现有技术不足，提供一种石墨烯导电防腐涂料，即保证了涂层的耐腐蚀性、硬度又提高了涂料的导电性。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：石墨烯导电防腐涂料的组分按照质量百分含量计算：
钾水玻璃：10～23％；
水性环氧树脂：5～18％；
氧化石墨烯：0.5～2％；
二氧化锡纳米颗粒：2～10％；
蒙脱土：3～12％；
木质素磺酸钠：0.2～5％；
助剂：0.6～6％
蒸馏水：25～45％。
钾水玻璃的模数(SiO2:K2O)为2～4。
助剂为消泡剂、流平剂和催干剂中的一种、两种或三种；消泡剂是有机硅类消泡剂BYK024；流平剂为改性膨润土；催干剂为钴和钙制造的干燥剂；为常规技术手段，这里不再详述。
所述二氧化锡的粒径在30nm～50nm。
石墨烯导电防腐涂料的制备方法，是通过以下步骤实现的:
(1)将氧化石墨烯和木质素磺酸钠放入蒸馏水中，搅拌获得氧化石墨烯分散液。
(2)将钾水玻璃、水性环氧树脂放入氧化石墨烯分散液中，搅拌后加入蒙脱土、助剂，继续搅拌获得混合液。
(3)将二氧化锡纳米颗粒加入步骤(2)所获得的混合液中，搅拌后得到石墨烯导电防腐涂料。
步骤(1)中，所述搅拌指在600r/min的转速下搅拌10分钟。
步骤(2)中，所述搅拌指在1200r/min的转速下搅拌20分钟；所述继续搅拌指在2000r/min的转速下搅拌10分钟。
步骤(3)中，搅拌指在2000r/min下搅拌20分钟。
本发明的有益效果是：
本发明用纳米材料二氧化锡和氧化石墨烯改性防腐涂料，除氧化石墨烯外所用试剂均是市场廉价易得药品，在加入氧化石墨烯提高涂料机械性能的同时创造性的加入了二氧化锡纳米颗粒作为导电填料；由于纳米材料尺寸小，表面能大，涂层的附着力可达1级，耐盐雾性高达1000小时；氧化石墨烯加入机械性能提高，涂层抗冲击性为50cm，硬度为6H；二氧化锡纳米颗粒密度小，不易沉降，使固化后的涂层具有均匀的导电性且表面电阻率仅为103Ω；除此，本发明涂料制作工艺简单，绿色环保。
具体实施方式
通过以下代表性实施例可以更好的理解本发明，实例中所用的药品除氧化石墨烯外都是市场廉价易得产品，所用设备均为涂料工业常规设备，实例中涉及的数量均为质量份。
实施例1：
钾水玻璃：22％。
水性环氧树脂：13％。
氧化石墨烯：1.5％。
二氧化锡纳米颗粒：9％。
蒙脱土：10％。
木质素磺酸钠：3.5％。
助剂：5％。
蒸馏水：36％。
对比实验1
钾水玻璃：22％。
水性环氧树脂：13％。
氧化石墨烯：0％。
二氧化锡纳米颗粒：9％。
蒙脱土：10％。
木质素磺酸钠：3.5％。
助剂：5％。
水：36％。
对比试验2
钾水玻璃：22％。
水性环氧树脂：13％。
氧化石墨烯：1.5％。
二氧化锡纳米颗粒：0％。
蒙脱土：10％。
木质素磺酸钠：3.5％。
助剂：5％。
水：36％。
具体实例中的各种涂层的性能检测：

Claims (7)

1.一种石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，所述涂料的组分按照质量百分含量计算：
钾水玻璃：10～23％；
水性环氧树脂：5～18％；
氧化石墨烯：0.5～2％；
二氧化锡纳米颗粒：2～10％；
蒙脱土：3～12％；
木质素磺酸钠：0.2～5％；
助剂：0.6～6％
蒸馏水：25～45％；
所述二氧化锡的粒径在30nm～50nm。
2.如权利要求1所述的一种石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，钾水玻璃的模数(SiO2:K2O)为2～4。
3.如权利要求1所述的一种石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，助剂为消泡剂、流平剂和催干剂中的一种、两种或三种；消泡剂是有机硅类消泡剂BYK024；流平剂为改性膨润土；催干剂为钴和钙制造的干燥剂。
4.如权利要求1所述的一种石墨烯导电防腐涂料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将氧化石墨烯和木质素磺酸钠放入蒸馏水中，搅拌获得氧化石墨烯分散液；
(2)将钾水玻璃、水性环氧树脂放入氧化石墨烯分散液中，搅拌后加入蒙脱土、助剂，继续搅拌获得混合液；
(3)将二氧化锡纳米颗粒加入步骤(2)所获得的混合液中，搅拌后得到石墨烯导电防腐涂料。
5.如权利要求4所述的一种石墨烯导电防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述搅拌指在600r/min的转速下搅拌10分钟。
6.如权利要求4所述的一种石墨烯导电防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述搅拌指在1200r/min的转速下搅拌20分钟；所述继续搅拌指在2000r/min的转速下搅拌10分钟。
7.如权利要求4所述的一种石墨烯导电防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，搅拌指在2000r/min下搅拌20分钟。
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