CN108117820A - 一种耐酸性环氧树脂水性防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐酸性环氧树脂水性防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种涉及石墨烯材料应用领域的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，所述的涂料由A组份和B组份混合制成，其中：A组份为环氧树脂基料，由环氧树脂、乳化剂、水、分散介质水、助剂和石墨烯颜填料按质量比100‑200：5‑10：50‑100：100‑150：1‑3.0：100‑250的比例制成；B组份为水性酚醛氨类固化剂；由于所述涂料添加了石墨烯组份，从而不但使得环氧树脂水性防腐涂料的防酸性能大幅提高，而且还对环境友好，对施工者无损害。

Description

一种耐酸性环氧树脂水性防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯材料应用领域，尤其是涉及一种含有石墨烯组份的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料及其制备方法。
背景技术
公知的，我国每年因腐蚀造成的经济损失约占GDP的3－5%，目前，为降低因腐蚀而造成的经济损失，最常用的方法是在材料表面涂覆一层防腐涂料，即利用防腐涂料层将材料与水、氧等腐蚀介质隔绝，从而达到防腐效果；现有的防腐涂料通常是以聚合物，如环氧树脂为主要成膜物质，同时其涂料体系一般是以底漆、中涂和面漆配套使用的；而现使用的涂层基础――底漆，其要对材料表面具有良好的润湿性和附着力，同时还要有较强的屏蔽性和耐酸碱性；然而，由于环氧树脂与材料间的附着力较好，固化剂种类较多，其固化后体积收缩仅有2%，且固化后能形成具有较好的耐水性、耐酸碱性和耐油性的三维网状结构，因此，环氧树脂涂料是防腐领域中应用较广泛的涂料之一；但是，因为环氧树脂不溶于水，所以在制备水性防腐涂料时需要将环氧树脂水性化，目前常用方法有：机械法、化学改性法和外加乳化剂法等，而这些常用的方法在将环氧树脂水性化后，也只是能形成一种乳液，而其稳定性、亲水性以及环氧树脂在乳液中存在的尺寸大小并不能完全满足相关要求；
此外，由于随着世界各国对环境保护认识的提高，治理环境污染的力度也逐渐加大，传统油性涂料溶剂的污染也引起了公众的重视，而水性涂料由于是以水做分散载体，其对环境友好，相比油性涂料而言，其优势明显，因此水性涂料越来越受到了公众的欢迎；其中：因为环氧树脂水性涂料无污染，且对材料，如钢铁、陶瓷、木材等表面均有较好的键合作用，从而附着力较强，所以环氧树脂水性涂料被广泛应用于防腐涂料；然而，现有的环氧树脂水性涂料在作为耐酸防腐使用时，其遵守的是行业标准HG/T4759对耐酸指标的规定，即耐酸指标仅为5%H2SO4浸泡24h不破坏，从这些指标中能够看出，现有环氧树脂水性涂料的性能还远远低于耐水、耐碱、耐盐雾的要求指标，这也让环氧树脂水性涂料在实际中的应用受到了一定的限制，因此，如何提高水性环氧树脂基防腐涂料的防酸性能就显得意义重大，其也成为了水性防腐涂料领域中一个需要攻克的课题。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，由于所述涂料添加了石墨烯组份，从而不但使得环氧树脂水性防腐涂料的防酸性能大幅提高，而且还对环境友好，对施工者无损害。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，所述的涂料由A组份和B组份以质量比1-2：1-2的比例混合制成，其中：A组份为环氧树脂基料，由以下组份按质量百分比构成：环氧树脂100-200、乳化剂5-10、水50-100、分散介质水100-150、助剂1-3.0、石墨烯颜填料100-250；B组份为水性酚醛氨类固化剂。
所述耐酸性环氧树脂水性防腐涂料的制备方法如下：
A、将环氧树脂、乳化剂和水按质量比100-200：5-10：50-100的比例依次加入乳化反应釜内，高速乳化10-30分钟，制得均一的环氧树脂乳液；
B、将分散介质水、助剂和石墨烯颜填料按质量比100-200：5-10：50-100的比例分别加入分散釜内，高速分散30-50分钟，制得粗浊液，再通过砂磨机对粗浊液进行研磨10-30分钟，制得细浊液；
C、将制得的环氧树脂乳液和细浊液按质量比1-2：1-2的比例投入混合釜中搅拌均匀，制得A组份；
D、将A组份和B组份按质量比100：10-15的比例混合搅拌均匀，制得所述涂料。
进一步，所述石墨烯颜填料中含有的石墨烯占所述涂料整体质量的0.5-5%。
进一步，所述涂料中采用的石墨烯为水性浆料或干粉。
进一步，所述环氧树脂为芳香族环氧树脂E44、芳香族环氧树脂E51或脂肪族环氧树脂XY518。
进一步，所述颜填料由石墨烯与三聚磷酸铝、磷酸锌、云母粉、重晶石粉、沉淀硫酸钡或颜料中的任意一种或多种混合而成。
进一步，所述助剂含有分散剂2105、消泡剂154或润湿剂5027中的任意一种或多种。
进一步，所述乳化剂为乳化剂ZJ235。
进一步，在步骤A中，将相应物质加入到乳化反应釜内后，升温至50℃再进行高速乳化。
进一步，在步骤D中，A组份和B组份按质量比100：10或100：11-12的比例混合。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料对环境友好，对施工者无损害，其能够应用于：石油、化工、制药、食品等有防酸要求的场合；由于所述涂料添加了石墨烯组份，而石墨烯是已知世界上最薄的材料，其厚度仅相当于一根头发的二十万分之一，理论比表面积高达2630m2/g，断裂强度高达125GPa，是钢铁的200倍，同时石墨烯还具有十分稳定的化学性质，其对水、氧气和腐蚀性药剂均具有很好的耐性，是优异的防腐材料；所述涂料利用石墨烯几乎可以阻隔水、氧气、离子的独有特性，将其配伍于所述涂料中，利用其片状结构的“迷宫”阻隔效应，提高了有机涂层的抗渗性和防腐性；经多数次实验证明，所述涂料的耐酸性能能够达到5%H2SO4浸泡1200h无异常，且实验结果不但能够证明所述环氧树脂水性防腐涂料的防酸性能大幅提高，而且还能够在提高耐酸性的同时，使所述涂料的耐碱、耐水、耐油、耐盐雾等性能也相应得到提升，同时还使涂层的物理力学性能，诸如附着力、耐磨性等指标也均得到了相应提高。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：
所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料为双组份涂料，其由A组份和B组份以质量比1-2：1-2的比例混合制成；A组份为环氧树脂基料，由以下组份按质量百分比构成：环氧树脂100-200、乳化剂5-10、水50-100、分散介质水100-150、助剂1-3.0、石墨烯颜填料100-250；B组份为水性酚醛氨类固化剂；其中：所述的环氧树脂为芳香族环氧树脂E44、芳香族环氧树脂E51或脂肪族环氧树脂XY518；所述的乳化剂为乳化剂ZJ235；所述的助剂中含有防腐涂料常用的分散剂、消泡剂和润湿剂，如分散剂2105、消泡剂154或润湿剂5027中的任意一种或多种；所述的石墨烯颜填料为含有石墨烯组份的颜填料，由石墨烯与三聚磷酸铝、磷酸锌、云母粉、重晶石粉、沉淀硫酸钡或颜料中的任意一种或多种混合而成，且石墨烯颜填料中含有的石墨烯是水性浆料或干粉，并占所述涂料整体质量的0.5-5%；
所述耐酸性环氧树脂水性防腐涂料的制备方法如下：
A、将环氧树脂、乳化剂和水按质量比100-200：5-10：50-100的比例依次加入乳化反应釜内，高速乳化10-30分钟，制得均一的环氧树脂乳液；根据需要，能够在将上述物质加入到乳化反应釜内后，先升温至50℃，然后再进行高速乳化；
B、将分散介质水、助剂和石墨烯颜填料按质量比100-200：5-10：50-100的比例分别加入分散釜内，高速分散30-50分钟，制得粗浊液，再通过砂磨机对粗浊液进行研磨10-30分钟，制得细浊液；
C、将制得的环氧树脂乳液和细浊液按质量比1-2：1-2的比例投入混合釜中搅拌均匀，制得A组份；
D、将A组份和B组份按质量比100：10-15的比例混合搅拌均匀，制得所述涂料，然后就能够采用刷涂、滚涂或喷涂的方式，将所述涂料涂覆于需要进行防酸处理的钢铁构件或其他基材上形成保护层；根据需要，能够将A组份和B组份按质量比100：10或100：11-12的比例混合。
具体实施本发明所述耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，能够按如下步骤操作：
实例1：
A、将环氧树脂E44、乳化剂和水按100：5：50的质量比依次投入乳化釜中，升温加热到50℃，搅拌乳化10-30分钟，制得环氧树脂乳液；
B、将分散介质水、助剂和石墨烯颜填料按70：20：100的质量份数，先后加入分散釜中，高速分散30-60分钟，制得粗浊液；然后通过砂磨机对粗浊液进行研磨30-40分钟，制得细浊液；
C、将步骤A制得的环氧树脂乳液和步骤B制得的细浊液按1：1的质量比加入合成釜中搅拌均匀，制成A组份；
D、在步骤C制得的A组份100份中加入10份B组份，即水溶性酚醛氨类固化剂，然后搅拌均匀即制得所述涂料；
E、采用刷涂、滚涂或喷涂的方式将所述涂料均匀涂覆于需要进行防酸处理的钢铁构件或其他基材上形成保护层。
实例2：
A、将环氧树脂E51、乳化剂和水按100：5：50的质量比依次投入乳化釜中，常温下搅拌乳化10-30分钟，制得环氧树脂乳液；
B、将去离子水、助剂和石墨烯颜填料按70：20：100的质量比加入分散釜内，高速分散30-50分钟，制得粗浊液；然后通过砂磨机对粗浊液进行研磨30-40分钟，制得细浊液；
C、将步骤A制得的环氧树脂乳液和步骤B制得的细浊液按1：1的质量比加入合成釜中搅拌均匀，制成A组份；
D、在步骤C制得成的A组份100份中加入11-12份B组份，即水溶性酚醛氨类固化剂，然后搅拌均匀即制得所述涂料；
E、采用刷涂、滚涂或喷涂的方式将所述涂料均匀涂覆于需要进行防酸处理的钢铁构件或其他基材上形成保护层。
本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。

Claims (10)

1.一种耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，其特征是：所述的涂料由A组份和B组份以质量比1-2：1-2的比例混合制成，其中：A组份为环氧树脂基料，由以下组份按质量百分比构成：环氧树脂100-200、乳化剂5-10、水50-100、分散介质水100-150、助剂1-3.0和石墨烯颜填料100-250；B组份为水性酚醛氨类固化剂。
2.根据权利要求1所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，其特征是：所述涂料的制备方法如下：
A、将环氧树脂、乳化剂和水按质量比100-200：5-10：50-100的比例依次加入乳化反应釜内，高速乳化10-30分钟，制得均一的环氧树脂乳液；
B、将分散介质水、助剂和石墨烯颜填料按质量比100-200：5-10：50-100的比例分别加入分散釜内，高速分散30-50分钟，制得粗浊液，再通过砂磨机对粗浊液进行研磨10-30分钟，制得细浊液；
C、将制得的环氧树脂乳液和细浊液按质量比1-2：1-2的比例投入混合釜中搅拌均匀，制得A组份；
D、将A组份和B组份按质量比100：10-15的比例混合搅拌均匀，制得所述涂料。
3.根据权利要求1或2所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，其特征是：所述石墨烯颜填料中含有的石墨烯占所述涂料整体质量的0.5-5%。
4.根据权利要求1或2所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，其特征是：所述涂料中采用的石墨烯为水性浆料或干粉。
5.根据权利要求1或2所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，其特征是：所述环氧树脂为芳香族环氧树脂E44、芳香族环氧树脂E51或脂肪族环氧树脂XY518。
6.根据权利要求1或2所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，其特征是：所述颜填料由石墨烯与三聚磷酸铝、磷酸锌、云母粉、重晶石粉、沉淀硫酸钡或颜料中的任意一种或多种混合而成。
7.根据权利要求1或2所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，其特征是：所述助剂含有分散剂、消泡剂或润湿剂中的任意一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，其特征是：所述乳化剂为乳化剂ZJ235。
9.根据权利要求2所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，其特征是：在步骤A中，将相应物质加入到乳化反应釜内后，升温至50℃再进行高速乳化。
10.根据权利要求2所述的耐酸性环氧树脂水性防腐涂料，其特征是：在步骤D中，A组份和B组份按质量比100：10或100：11-12的比例混合。
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