CN106433265A - 一种基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料及其制备方法。该钢材防腐蚀涂料，其特征在于，按质量份计，包括氟化丙烯酸酯50～60份、二苯醚树脂30～35份、聚乙烯醇缩丁醛树脂10～15份、聚丙烯酰胺5～8份、羟甲基纤维素钠3～5份、纳米二氧化硅15～25份、分散剂0.2～0.8份、防腐蚀剂0.3～0.6份、附着力促进剂0.6～1.2份、石墨烯粉体0.5～1.5份。本发明的防腐蚀涂料在钢材表面形成一层致密、坚硬的保护膜，并使涂料能够均匀的分布在钢材表面，使得钢材表面与空气中腐蚀性介质完全隔离，达到很好的防腐效果，可进一步提高钢材防腐蚀涂料的防腐蚀性能和附着力。

Description

一种基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢材防腐蚀涂料领域，尤其涉及一种基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料及其制备方法。
背景技术
据统计，每年由于腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10～20％，金属腐蚀事故引起的停产、停电等间接损失就更无法计算。金属的腐蚀现象非常普遍。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。目前，钢材防锈涂层虽对钢材有一定的防锈作用，但防锈性能较差，钢材的使用寿命较短。
专利公开号104130647A公开了一种防腐防水涂料，它是由下述重量份的原料组成的：水性丙烯酸乳液70-76.3、乙萘酚1-2、双十四碳醇酯2-3、铬酸锂0.1-0.2、聚醚二元醇2-3、聚丙烯酰胺0.6-1、2,6-二叔丁基对甲酚0.6-1、氧化聚乙烯蜡2-3、十二烷基苯磺酸钾1-2、N-甲基吡咯烷酮0.6-1、蓖麻油酸0.3-0.5、膨胀珍珠岩6-8.5、绢云母粉6-7、成膜助剂6-8、去离子水10-16，该防腐防水涂料对防腐性和耐老化性能的改善效果并不明显。
发明内容
有鉴于此，本发明一方面提供一种基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料，该基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料解决了钢材涂料防腐蚀性能较差的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料，按质量份计，包括以下组分：
本发明中氟化丙烯酸酯可以为50份、52份、54份、55份、56份、58份或60份等，二苯醚树脂可以为30份、31份、32份、33份、34份或35份等，聚乙烯醇缩丁醛树脂可以为10份、11份、12份、13份、14份或15份等，聚丙烯酰胺可以为5份、6份、7份或8份等，羟甲基纤维素钠可以为3份、4份、或5份等，纳米二氧化硅可以为15份、16份、18份、20份、21份、23份、24份或25份等，分散剂可以为0.2等、0.3份、0.4份、0.5份、0.7份或0.8份等，防腐蚀剂可以为0.3份、0.4份、0.5份或0.6份等，附着力促进剂0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份或1.2份等，石墨烯粉体可以为0.5份、0.6份、0.8份、1.0份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份等。
本发明采用的氟化丙烯酸酯、二苯醚树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂具有良好的相容性和稳定性、与其他添加剂进行混杂固化后，在钢材表面形成一层致密、坚硬的保护膜，使得钢材表面与空气中腐蚀性介质完全隔离，达到很好的防腐效果，同时再添加石墨烯粉体，使涂料能够均匀的分布在钢材表面，使得钢材表面具有良好的致密性和抗离子渗透性，可进一步提高钢材防腐蚀涂料的防腐蚀性能和附着力。
其中，按质量份计，包括以下组分：
其中，按质量份计，包括以下组分：
其中，所述分散剂选自无机分散剂和/或有机分散剂；
优选地，所述无机分散剂选自水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠中的一种或至少两种的混合物，优选水玻璃和/或焦磷酸钠；
优选地，所述有机分散剂选自三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、古尔胶或脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或至少两种的混合物，优选十二烷基硫酸钠和/或脂肪酸聚乙二醇酯。
其中，所述防腐蚀剂选自无机防腐蚀剂和/或有机防腐蚀剂；
优选地，所述无机防腐蚀剂选自重铬酸钠、铬酸钠、聚磷酸盐或碳酸氢钙中的一种或至少两种的混合物，优选聚磷酸盐与铬酸钠；
优选地，所述有机防腐蚀剂选自链烯基丁二酸、氧化石蜡、石油磺酸盐、二烷基苯磺酸盐、季戊四醇单油酸酯、酸性磷酸酯胺盐或巯基苯并噻唑中的一种或至少两种的混合物；
优选地，所述防腐蚀剂与石墨烯粉体的质量比为1:1.2～2，例如可以为1:1.2、1:1.3、1:1.5、1:1.6、1:1.8或1:2等。
其中，所述附着力促进剂选自硅类附着力促进剂、钛酸酯类附着力促进剂或金属有机化合物附着力促进剂中的一种或至少两种的混合物，优选硅类附着力促进剂和/或钛酸酯类附着力促进剂。
本发明另一方面提供一种上述钢材防腐蚀涂料的制备方法，该制备方法解决了钢材涂料制备过程繁琐，工艺复杂的问题。
一种上述钢材防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份，将氟化丙烯酸酯、二苯醚树脂和纳米二氧化硅加入到反应釜中混合搅拌，制得溶解液；
(2)向所述溶解液中加入聚乙烯醇缩丁醛树脂、羟甲基纤维素钠和分散剂进行混合搅拌，得到分散液；
(3)向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、防腐蚀剂、附着力促进剂和石墨烯粉体进行加热搅拌，球磨处理，制得基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料。
其中，所述步骤(1)中搅拌转速为600～800r/min，优选620～720r/min；搅拌时间为10～30min，优选20～25min。
其中，所述步骤(2)中搅拌转速为900～1000r/min，优选920～950r/min；搅拌时间为25～35min，优选26～28min。
其中，所述步骤(3)中加热温度为40～60℃，优选45～50℃；搅拌转速为900～1000r/min，优选920～950r/min；搅拌时间为5～10min，优选6～8min；球磨处理时间为2～5h，优选3～4h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明采用的氟化丙烯酸酯、二苯醚树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂具有良好的相容性和稳定性、与其他添加剂进行混杂固化后，在钢材表面形成一层致密、坚硬的保护膜，使得钢材表面与空气中腐蚀性介质完全隔离，达到很好的防腐效果，同时再添加石墨烯粉体，使涂料能够均匀的分布在钢材表面，使得钢材表面具有良好的致密性和抗离子渗透性，可进一步提高钢材防腐蚀涂料的防腐蚀性能和附着力。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料，按质量份计，包括以下组分：
上述钢材防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比，将氟化丙烯酸酯、二苯醚树脂和纳米二氧化硅加入到反应釜中按照600r/min进行混合搅拌20min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇缩丁醛树脂、羟甲基纤维素钠和分散剂进行按照900r/min进行混合搅拌30min，得到分散液；
向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、防腐蚀剂、附着力促进剂和石墨烯粉体进行加热至42℃，按照900r/min搅拌3h，球磨处理3h，制得基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料。
实施例2
本实施例基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料，按质量份计，包括以下组分：
上述钢材防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比，将氟化丙烯酸酯、二苯醚树脂和纳米二氧化硅加入到反应釜中按照600r/min进行混合搅拌20min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇缩丁醛树脂、羟甲基纤维素钠和十二烷基硫酸钠进行按照900r/min进行混合搅拌30min，得到分散液；
向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、重铬酸钠、附着力促进剂和石墨烯粉体进行加热至42℃，按照900r/min搅拌3h，球磨处理3h，制得基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料。
实施例3
本实施例基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料，按质量份计，包括以下组分：
上述钢材防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比，将氟化丙烯酸酯、二苯醚树脂和纳米二氧化硅加入到反应釜中按照600r/min进行混合搅拌20min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇缩丁醛树脂、羟甲基纤维素钠和十二烷基硫酸钠进行按照900r/min进行混合搅拌30min，得到分散液；
向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、聚磷酸盐、附着力促进剂和石墨烯粉体进行加热至42℃，按照900r/min搅拌3h，球磨处理3h，制得基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料。
对比例1
本对比例中基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料，按质量份计，包括以下组分：
上述钢材防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比，将氟化丙烯酸酯、二苯醚树脂和纳米二氧化硅加入到反应釜中按照600r/min进行混合搅拌20min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇缩丁醛树脂、羟甲基纤维素钠和分散剂进行按照900r/min进行混合搅拌30min，得到分散液；
向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、防腐蚀剂和附着力促进剂进行加热至42℃，按照900r/min搅拌3h，球磨处理3h，制得基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料。
对比例2
本实施例基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料，按质量份计，包括以下组分：
上述钢材防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比，将氟化丙烯酸酯和纳米二氧化硅加入到反应釜中按照600r/min进行混合搅拌20min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入羟甲基纤维素钠和分散剂进行按照900r/min进行混合搅拌30min，得到分散液；
向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、防腐蚀剂、附着力促进剂和石墨烯粉体进行加热至42℃，按照900r/min搅拌3h，球磨处理3h，制得基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料。
测试：将实施例1～3和对比例1～2制得的钢材防腐蚀涂料进行性能测试，结果如下表所示：
与对比例1相比，实施例1中添加有石墨烯粉体，使得耐盐雾时间、耐酸/碱，耐柴油性能明显提高，即防腐性能得到明显改善，同时，附着力也得到明显增强，干燥速度也得到一定的提高；与对比例2相比，实施例1中增加有二苯醚树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂，其中，氟化丙烯酸酯、二苯醚树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚丙烯酰胺之间具有良好的相容性和稳定性，再与其他添加剂进行混杂固化，使得进一步加快干燥速度，同时，防腐蚀性能得到明显改善，附着力也得到明显增强；
与实施例1相比，实施例2和实施例3对各组分含量进行进一步优化，其中，实施例3中防腐蚀剂与石墨烯粉体的质量比为1:1.6，使得涂料的干燥速度得到一定加快，同时，耐盐雾、耐酸碱、耐柴油性能和附着力也得到一定的增强；
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及施工方法，但本发明并不局限于上述详细结构特征以及施工方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及施工方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料，其特征在于，按质量份计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的钢材防腐蚀涂料，其特征在于，按质量份计，包括以下组分：
3.根据权利要求1所述的钢材防腐蚀涂料，其特征在于，按质量份计，包括以下组分：
4.根据权利要求1所述的钢材防腐蚀涂料，其特征在于，所述分散剂选自无机分散剂和/或有机分散剂；
优选地，所述无机分散剂选自水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠中的一种或至少两种的混合物，优选水玻璃和/或焦磷酸钠；
优选地，所述有机分散剂选自三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、古尔胶或脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或至少两种的混合物，优选十二烷基硫酸钠和/或脂肪酸聚乙二醇酯。
5.根据权利要求1所述的钢材防腐蚀涂料，其特征在于，所述防腐蚀剂选自无机防腐蚀剂和/或有机防腐蚀剂；
优选地，所述无机防腐蚀剂选自重铬酸钠、铬酸钠、聚磷酸盐或碳酸氢钙中的一种或至少两种的混合物，优选聚磷酸盐与铬酸钠；
优选地，所述有机防腐蚀剂选自链烯基丁二酸、氧化石蜡、石油磺酸盐、二烷基苯磺酸盐、季戊四醇单油酸酯、酸性磷酸酯胺盐或巯基苯并噻唑中的一种或至少两种的混合物；
优选地，所述防腐蚀剂与石墨烯粉体的质量比为1:1.2～2。
6.根据权利要求1所述的钢材防腐蚀涂料，其特征在于，所述附着力促进剂选自硅类附着力促进剂、钛酸酯类附着力促进剂或金属有机化合物附着力促进剂中的一种或至少两种的混合物，优选硅类附着力促进剂和/或钛酸酯类附着力促进剂。
7.一种如权利要求1～6任一所述钢材防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按质量份，将氟化丙烯酸酯、二苯醚树脂和纳米二氧化硅加入到反应釜中混合搅拌，制得溶解液；
(2)向所述溶解液中加入聚乙烯醇缩丁醛树脂、羟甲基纤维素钠和分散剂进行混合搅拌，得到分散液；
(3)向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、防腐蚀剂、附着力促进剂和石墨烯粉体进行加热搅拌，球磨处理，制得基于石墨烯的钢材防腐蚀涂料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中搅拌转速为600～800r/min，优选620～720r/min；搅拌时间为10～30min，优选20～25min。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中搅拌转速为900～1000r/min，优选920～950r/min；搅拌时间为25～35min，优选26～28min。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中加热温度为40～60℃，优选45～50℃；搅拌转速为900～1000r/min，优选920～950r/min；搅拌时间为5～10min，优选6～8min；球磨处理时间为2～5h，优选3～4h。
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