CN107201139A - 一种防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防腐涂料及其制备方法，包括如下重量份数的各组分：石墨烯1‑5份，磷酸盐5‑25份，二氧化硅10‑35份，苯胺单体4‑15份，苯磺酸5‑15份，填料0.8‑2.8份，树脂3～6份，有机溶剂10‑20份。将石墨烯、磷酸盐、二氧化硅和苯胺单体混合，然后加入苯磺酸使苯胺单体发生聚合反应，反应结束后，去除反应悬浮液中的溶液得到复合粉体；将复合粉体与填料、树脂、有机溶剂和水混合得到浆料，然后去除所述浆料中的有机溶剂和水，再经过研磨，即得到防腐涂料。本发明的防腐涂料减少有机物成分，对环境友好，防腐涂料的使用寿命长，同时防腐涂料的制备方法简单，生产成本低，易于工业化批量生产。

Description

一种防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防腐材料技术领域，尤其是涉及一种防腐涂料及其制备方法。

背景技术

目前常用的防腐涂料含有大量的有机物，对环境产生有害作用，并且限于有机物本身的特性，防腐涂料耐环境性较差。水溶性涂层是有望替代上述油溶性涂层材料的环保产品。片层结构材料如云母、玻璃薄片等材料与具有钝化金属表面作用的导电高分子材料，可以形成三明治结构，是制备水溶性防腐涂层的可行思路。

然而，目前的研究主要停留在将制备的三明治结构的导电聚合物-片层材料作为添加材料与大量的成膜物质、流平剂等有机物混合。例如利用导电聚合物如聚苯胺等材料进行防腐处理的方法，主要是通过聚苯胺与高分子有机物如环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等进行复合以获得在金属表面附着良好的防腐涂料。即使考虑与层状材料复合，也只是将与层状材料复合的导电聚合物复合材料作为防腐填料，而基体材料仍使用高分子等有机物材料，因此仍然无法真正实现降低有机物含量，解决环保及耐环境性差的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的问题，提出一种防腐涂料及其制备方法，以降低涂料中有机物含量，解决环保及耐环境性差的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供了如下的技术方案：一种防腐涂料，包括如下重量份数的各组分：石墨烯1-5份，磷酸盐5-25份，二氧化硅10-35份，苯胺单体4-15份，苯磺酸5-15份，填料0.8-2.8份，树脂3～6份，有机溶剂10-20份。

优选的，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、氟碳树脂、过氯乙烯树脂、聚氨树脂中的至少一种。

优选的，所述有机溶剂选自甲苯，二甲苯，丁醇中的至少一种。

优选的，所述填料为云母粉、沉淀硫酸钡、空心微珠或滑石粉中的一种或两种以上的混合物。

本发明还提供一种上述的防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯、磷酸盐、二氧化硅和苯胺单体混合，然后加入苯磺酸使苯胺单体发生聚合反应，反应结束后，去除反应悬浮液中的溶液得到复合粉体；

(2)将步骤(1)中制得的复合粉体与填料、树脂、有机溶剂和水混合得到浆料，然后去除所述浆料中的有机溶剂和水，再经过研磨，即得到防腐涂料。

优选的，所述步骤(1)包括以下步骤：将石墨烯溶液、磷酸盐、二氧化硅和苯胺单体混合，搅拌15-30分钟，然后加入苯磺酸，继续搅拌反应5-10小时使苯胺单体发生聚合反应，反应结束后，通过离心、洗涤、烘干的步骤去除反应悬浮液中的溶液，再经过研磨，然后再过100-200目筛后即可得到复合粉体。

优选的，所述石墨烯溶液的制备方法包括：将天然石墨粉加入到硝酸钙与硝酸钾的混合物中，向其中滴加去离子水，搅拌均匀，然后再缓慢滴加质量浓度为98％的浓硫酸，充分搅拌并控制体系温度不超过15℃，继续搅拌使其充分反应1-3h，得到石墨烯溶液。

本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：

(1)本发明的防腐涂料以石墨烯、磷酸盐以及二氧化硅等无机物为基体材料，大大降低了有机物质的引入，获得水溶性环保型防腐涂料，该防腐涂料在保持防腐性能的前提下，所含有机物成分大大降低，对环境友好，同时，石墨烯、磷酸盐以及二氧化硅都具有非常优秀的耐环境性能以及远优于有机材料的力学性能，从而能够提高防腐涂料的使用寿命，而且金属表面涂覆本涂料后，承受外来力的损伤的抗损伤能力增强；

(2)本发明提供的防腐涂料可以有效提高铝合金等易腐蚀轻质金属材料的防腐效果，同时涂料粉体为微米粉体，能够降低金属材料表面的涂装厚度，而且该防腐涂料的制备方法简单，生产成本低，易于工业化批量生产。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除 非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，所有的聚合物分子量为数均分子量。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

实施例1：

(1)称取10g天然石墨粉，置于1000ml反应瓶中，向其中加入1g硝酸钙和5g硝酸钾，搅拌均匀后，向反应瓶内缓慢滴加120g去离子水，继续搅拌，然后向再向反应瓶中缓慢滴加2g的质量浓度为98％浓硫酸，反应1h后即得到石墨烯溶液；

(2)取所述石墨烯溶液500ml，向其中加入12g磷酸盐、20g二氧化硅、8g苯胺单体，搅拌40min，然后继续加入20g苯磺酸，继续搅拌，在25-30℃条件下反应5-8h，反应结束后，通过离心、洗涤、烘干以去除反应悬浮液中的溶液，再经过研磨、过150目筛，得到复合粉体；

(3)将35g所述复合粉体、1.5g填料、5.5g环氧树脂、8g有机溶剂和80ml去离子水混合并充分搅拌得到浆料，再经干燥去除所述浆料中的有机溶剂和去离子水，接着研磨即可得到防腐涂料。

实施例2：

(1)称取10g天然石墨粉，置于1000ml反应瓶中，向其中加入1g硝酸钙和4g硝酸钾，搅拌均匀后，向反应瓶内缓慢滴加100g去离子水，继续搅拌，然后向再向反应瓶中缓慢滴加0.5g的质量浓度为98％浓硫酸，反应1h后即得到石墨烯溶液；

(2)取所述石墨烯溶液600ml，向其中加入9g磷酸盐、12g二氧化硅、6g苯胺单体，搅拌40min，然后继续加入15g苯磺酸，继续搅拌，在25-30℃条件下反应5-8h，反应结束后，通过离心、洗涤、烘干以去除反应悬浮液中的溶液，再经过研磨、过250目筛，得到复合粉体；

(3)将35g所述复合粉体、1.3g填料、4g环氧树脂、6g有机溶剂和85ml去离子水混合并充分搅拌得到浆料，再经干燥去除所述浆料中的有机溶剂和去离子水，接着研磨即可得到防腐涂料。

实施例3：

(1)称取10g天然石墨粉，置于1000ml反应瓶中，向其中加入2g硝酸钙和4g硝酸钾，搅拌均匀后，向反应瓶内缓慢滴加200g去离子水，继续搅拌，然后向再向反应瓶中缓慢滴加1g的质量浓度为98％浓硫酸，反应1h后即得到石墨烯溶液；

(2)取所述石墨烯溶液570ml，向其中加入16g磷酸盐、10g二氧化硅、12g苯胺单体，搅拌40min，然后继续加入20g苯磺酸，继续搅拌，在25-30℃条件下反应5-8h，反应结束后，通过离心、洗涤、烘干以去除反应悬浮液中的溶液，再经过研磨、过220目筛，得到复合粉体；

(3)将27g所述复合粉体、2.2g填料、3.7g环氧树脂、7g有机溶剂和70ml去离子水混合并充分搅拌得到浆料，再经干燥去除所述浆料中的有机溶剂和去离子水，接着研磨即可得到防腐涂料。

实施例4：

(1)称取15g天然石墨粉，置于1000ml反应瓶中，向其中加入1g硝酸钙和3g硝酸钾，搅拌均匀后，向反应瓶内缓慢滴加150g去离子水，继续搅拌，然后向再向反应瓶中缓慢滴加2g的质量浓度为98％浓硫酸，反应1h后即得到石墨烯溶液；

(2)取所述石墨烯溶液590ml，向其中加入11g磷酸盐、20g二氧化硅、10g苯胺单体，搅拌40min，然后继续加入25g苯磺酸，继续搅拌，在25-30℃条件下反应5-8h，反应结束后，通过离心、洗涤、烘干以去除反应悬浮液中的溶液，再经过研磨、过180目筛，得到复合粉体；

(3)将35g所述复合粉体、2.5g填料、5.2g环氧树脂、6.5g有机溶剂和76ml去离子水混合并充分搅拌得到浆料，再经干燥去除所述浆料中的有机溶剂和去离子水，接着研磨即可得到防腐涂料。

实施例5：

(1)称取10g天然石墨粉，置于1000ml反应瓶中，向其中加入2g硝酸钙和5g硝酸钾，搅拌均匀后，向反应瓶内缓慢滴加180g去离子水，继续搅拌，然后向再向反应瓶中缓慢滴加0.5g的质量浓度为98％浓硫酸，反应1h后即得到石墨烯溶液；

(2)取所述石墨烯溶液450ml，向其中加入8.5g磷酸盐、24g二氧化硅、6.5g苯胺单体，搅拌40min，然后继续加入10g苯磺酸，继续搅拌，在25-30℃条件下反应5-8h，反应结束后，通过离心、洗涤、烘干以去除反应悬浮液中的溶液，再经过研磨、过160目筛，得到复合粉体；

(3)将27g所述复合粉体、1.2g填料、53.5g环氧树脂、4.8g有机溶剂和68ml去离子水混合并充分搅拌得到浆料，再经干燥去除所述浆料中的有机溶剂和去离子水，接着研磨即可得到防腐涂料。

下面对上述5个实施例制备的防腐涂料进行性能检验，其中进行对比实验例1为采用申请公告号为CN103992717A所述的制备方法制得的防腐涂料；对比实验例2为采用授权公告号为CN104193385B所述的制备方法制得的防腐涂料；具体性能检验结果如下表：

上述检测项目中细度按GB/T6753.1-1986的规定进行测定；实干时间按GB/T1728-1989标准进行测定；遮盖力按GB/T1726-1989的规定进行测定；耐弯曲性按GB/T6742- 1986的规定进行测定；固体含量按GB/T1725-1989的规定进行测定；冲击强度GB/T1732-93的规定进行测定；耐磨耐洗刷按GB9266-88的规定进行测定，耐盐雾测试按GB1763-89。

由上述表格数据可以看出，本发明制备的防腐涂料的细度、遮盖力和耐弯曲性均高于标准要求，并且优于两个对比实施例，可有效降低金属材料表面的涂装厚度，对比例中防腐涂料涂装厚度大约400μm，而采用本发明提供的防腐涂料可以使涂装厚度降至200μm左右，同时，较低的遮盖力可以有效节省涂料。另外，本发明的耐沸水测试、冲击强度和耐磨耐洗刷均高于标准，并且远高于两个对比实施例，使得本发明的防腐涂料具有更长的使用寿命，不会发生气泡、龟裂、脱层等问题，同时该防腐涂料具有很强的抗腐蚀性，可以牢牢吸附在金属表面，从而具有很好的防腐防锈性能，且防腐时间长。

综上，本发明的防腐涂料以石墨烯、磷酸盐以及二氧化硅等无机物为基体材料，大大降低了有机物质的引入，获得水溶性环保型防腐涂料，该防腐涂料在保持防腐性能的前提下，所含有机物成分大大降低，对环境友好，同时，石墨烯、磷酸盐以及二氧化硅都具有非常优秀的耐环境性能以及远优于有机材料的力学性能，从而能够提高防腐涂料的使用寿命，而且金属表面涂覆本涂料后，承受外来力的损伤的抗损伤能力增强。

同时，本发明提供的防腐涂料可以有效提高铝合金等易腐蚀轻质金属材料的防腐效果，同时涂料粉体为微米粉体，能够降低金属材料表面的涂装厚度，而且该防腐涂料的制备方法简单，生产成本低，易于工业化批量生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种防腐涂料，其特征在于,包括如下重量份数的各组分：石墨烯1-5份，磷酸盐5-25份，二氧化硅10-35份，苯胺单体4-15份，苯磺酸5-15份，填料0.8-2.8份，树脂3～6份，有机溶剂10-20份。

2.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于,所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、氟碳树脂、过氯乙烯树脂、聚氨树脂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于,所述有机溶剂选自甲苯，二甲苯，丁醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于,所述填料为云母粉、沉淀硫酸钡、空心微珠或滑石粉中的一种或两种以上的混合物。

5.一种制备如权利要求1-4任意一项所述的防腐涂料的方法，其特征在于,包括以下步骤：

（1）将石墨烯、磷酸盐、二氧化硅和苯胺单体混合，然后加入苯磺酸使苯胺单体发生聚合反应，反应结束后，去除反应悬浮液中的溶液得到复合粉体；

（2）将步骤（1）中制得的复合粉体与填料、树脂、有机溶剂和水混合得到浆料，然后去除所述浆料中的有机溶剂和水，再经过研磨，即得到防腐涂料。

6.根据权利5所述的防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）包括以下步骤：将石墨烯溶液、磷酸盐、二氧化硅和苯胺单体混合，搅拌15-30分钟，然后加入苯磺酸，继续搅拌反应5-10小时使苯胺单体发生聚合反应，反应结束后，通过离心、洗涤、烘干的步骤去除反应悬浮液中的溶液，再经过研磨，然后再过100-200目筛后即可得到复合粉体。

7.根据权利要求6所述的防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯溶液的制备方法包括：将天然石墨粉加入到硝酸钙与硝酸钾的混合物中，向其中滴加去离子水，搅拌均匀，然后再缓慢滴加质量浓度为98%的浓硫酸，充分搅拌并控制体系温度不超过15℃，继续搅拌使其充分反应1-3h，得到石墨烯溶液。