CN108192471A

CN108192471A - 一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN108192471A
Application number: CN201810116865.2A
Authority: CN
Inventors: 田幼华; 侯胜华
Original assignee: Yanyuan Zhongxin Nano Science And Technology (beijing) Co Ltd
Current assignee: Yanyuan Zhongxin Nano Science And Technology (beijing) Co Ltd
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2018-06-22

Abstract

本发明提供了一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料及其制备方法，所述的疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料包括A组份和B组份，其重量比为100∶30～55；所述A组份由以下原材料组成：环氧树脂35‑50％、聚硫橡胶6‑10％、石油树脂2‑8％、活性稀释剂7‑10％、有机硅树脂1‑5％、防锈颜料20‑40％、助剂0.2‑6％、疏水型石墨烯0.5‑5％组成；所述B组份由以下原材料组成：改性酚醛胺40‑50％，改性脂肪胺15‑20％，助剂0.5‑15％，颜填料18‑30％组成；本发明提供一种能够在水下基材表面施工、快速固化且具有优异附着力及防腐性能的疏水型石墨烯无溶剂水下固化涂料及其制备方法。

Description

一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，具体涉及一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料的制备方法。

技术背景

我国海岸线长，管辖海域广阔，随着海洋开发事业的大力发展，海洋腐蚀与防护工作成为我国经济发展过程中亟待解决的主要问题之一。目前，海洋重防腐的某些特殊的工程构件，如海上采油钻井平台、栈桥、各种输油管线、码头钢桩等大型设施以及海洋混凝土构造物采用防腐涂料进行防腐，若出现涂料防腐失效，这些构件长期浸泡在海水环境中，导致其达不到使用年限。而且这些工程构件是不可移动的，替换难，维修困难，若要延长其使用寿命，必须提高这些工程构件的耐腐蚀性。另一方面，若远航的船舶在航行过程中出现泄漏，可以在水下进行涂装修补，能够及时排除故障，从而降低维护费用，节省时间。

目前，用于重防腐涂料的基料很多，环氧树脂类、聚酯类、氯化橡胶类、聚氨酯类等，若在水下施工，聚酯类体系形成的涂层受到冲击后容易损坏；氯化橡胶类体系，虽然防腐性能优异，但是它需要借助溶剂来溶解，给水下施工带来不便，若漆膜太厚时，溶剂挥发慢，影响漆膜性能；聚氨酯涂料遇到水分会产生二氧化碳，R-NCO+H2O→RNH2十CO2↑这样会使漆膜产生气泡或小针孔，降低体系防腐性能；环氧树脂分子中含有极性的羟基、醚键等，对潮湿表面有很好的附着力，故而水下产品主要选用环氧树脂类的，优先选择粘度低、有效交联密度大、涂层羟基含量少的环氧树脂类。

传统的无溶剂环氧防腐涂料大多是在表面干燥的环境下进行施工的，若海洋重防腐的某些特殊的工程构件施工前需将表面干燥、除锈等才可以施工，这样就大大提高了施工的难度，开发一种够在水下便于施工固化的环保型涂料成为目前研究的方向之一。目前已研究出的水下固化涂料存在一些问题，漆膜脆、附着力差等缺陷，有必要开发一种柔韧性佳、附着力强、耐腐蚀性优异的水下固化涂料。

发明内容

本发明的目的是提供一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料及其制备方法，以解决水下施工困难，漆膜柔韧性差、附着力差的问题。

为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案为：

一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料由以下重量百分数的原料制成：

A组份

B组份

其中，聚硫橡胶选用JLY-121，使涂层具有优良的柔韧性、抗冲击性、耐磨性、对金属及非金属(混凝土)基材具有优异的附着力；石油树脂选用德国吕特格NOVARES LA700，此类树脂具有高附着力、耐高温及耐严寒作用好，优异的快干性、耐水性好等特点；环氧活性稀释剂选用Cardolite NC-513，该活性稀释剂赋予涂层良好的防水性、韧性和抗冲击性；改性酚醛胺和改性脂肪胺分别选用T33和SM593；疏水型石墨烯为本公司自制的，具有很好的疏水性；该体系为无溶剂型体系，不含有任何挥发性溶剂；一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料及其制备方法，包括下列步骤：

(1)将A组份中的各个原材料依次加入罐中，快速搅拌分散、研磨至50μm，得到A组份。

(2)将B组份中的各个原材料依次加入罐中，快速搅拌分散、研磨至50μm，得到B组份。

(3)将A组份与B组份按照重量比100∶38均匀混合，即可得疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料。

下面结合具体的实施例，对本发明进一步的理解，但具体实施例并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例所述的一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料的制备方法由以下重量百分数的原料制成：

A组份

B组份

制备方法：(1)将A组份中的各个原材料依次加入罐中，快速搅拌分散、研磨至50μm，得到A组份。(2)将B组份中的各个原材料依次加入罐中，快速搅拌分散、研磨至50μm，得到B组份。(3)将A组份与B组份按照重量比100∶38均匀混合，即可得疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料。

使用方法：钢材表面除去浮锈，混凝土表面除去污物，再将混合好的涂料刷涂、辊涂或刮涂于基材表面。

实施例2

A组份

B组份

制备过程和使用方法同实施例1

实施例3

A组份

B组份

制备过程和使用方法同实施例1

表1性能测试结果

性能实施例1实施例2实施例3测试方法

水下施工状态基本平整光滑基本平整光滑基本平整光滑目测

拉拔附着力

(刷涂，7d后)，Mpa 22 23.5 23.2 GB/T 5210-2006

拉拔附着力

(水下刷涂，7d后)，Mpa 5.8 5.3 5.4 GB/T5210-2006

柔韧性，mm 1 1 1 GB/T 1731-1993

耐冲击性，cm 60 65 65 GB/T 1732-1993

耐盐雾试验，h ＞3000 ＞3000 ＞3000 GB/T 1771-1991

水接触角，° 120.1±0.5 122.5±0.5 122.3±0.5 GB/T 30447-2013

由性能测试表中我们可以看出，实施例1-3体系水下施工状态均为基本平整光滑；漆膜附着力随石墨烯添入量增多先增大，后基本不变；漆膜柔韧性变化不明显均达到1mm；漆膜耐冲击性先增大后基本不变；耐盐雾性均达到3000h以上；水接触角随石墨烯添加量的增多，先提高后基本不变。

实施例4

A组份

B组份

制备方法：(1)将A组份中的各个原材料依次加入罐中，快速搅拌分散、研磨至50μm，得到A组份。(2)将B组份中的各个原材料依次加入罐中，快速搅拌分散、研磨至50μm，得到B组份。(3)将A组份与B组份按照重量比100∶40均匀混合，即可得石墨烯型无溶剂环氧水下固化涂料。

实施例5

A组份

B组份

制备方法：(1)将A组份中的各个原材料依次加入罐中，快速搅拌分散、研磨至50μm，得到A组份。(2)将B组份中的各个原材料依次加入罐中，快速搅拌分散、研磨至50μm，得到B组份。(3)将A组份与B组份按照重量比100∶36均匀混合，即可得石墨烯型无溶剂环氧水下固化涂料。

表2性能测试结果

性能实施例1实施例4实施例5测试方法

水下施工状态基本平整光滑基本平整光滑基本平整光滑目测

拉拔附着力

(刷涂，7d后)，Mpa 22 18 17 GB/T 5210-2006

拉拔附着力

(水下刷涂，7d后)，Mpa 5.8 4.2 4.1 GB/T 5210-2006

柔韧性，mm 1 2 2 GB/T 1731-1993

耐冲击性，cm 60 50 50 GB/T 1732-1993

耐盐雾试验，h ＞3000 ＞3000 ＞3000 GB/T 1771-1991

接触角，° 120.1±0.5 120.4±0.5 120.2±0.5 GB/T 30447-2013

由性能测试表中我们可以看出，实施例1，4，5中聚硫橡胶用量分别占树脂用量的30％、20％、40％，随着聚硫橡胶添加的增加，漆膜附着力先上升后下降，柔韧性及耐冲击性也是先变好后变差；主要是由于聚硫橡胶在体系中相当于增塑剂，是以自由状态的颗粒填充在树脂交联大分子之间的，在一定范围内，随着添加量的增多，颗粒增多，间距缩短，从而提高漆膜的柔韧性、抗冲击性、附着力等；但聚硫橡胶的添加量超过树脂添加量的30％时，颗粒相距太近，在固化过程中橡胶颗粒会不断析出，导致固化物结构疏松，降低界面的粘附力、柔韧性、抗冲击性；耐盐雾试验均在3000h以上；漆膜与水接触角随聚硫化橡胶添加量的变化，变化不明显。

申请人声明，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

1.一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，其特征在于：由以下组分及组分重量比的原料制成：

A组份

B组份

2.根据权利要求1所述的一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，其特征在于：所述环氧树脂为环氧当量为150-200的环氧树脂，优选双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、改性环氧树脂中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，其特征在于：所述聚硫橡胶是一种低分子量的粘稠液体，与环氧树脂具有很好的相容性。在反应过程中，是以自由状态的颗粒存在，填充在大分子之间，起到润滑作用，从而改善环氧体系的脆性；同时，聚硫橡胶的加入也可以引进一部分柔性较好的链段，提高体系的柔韧性。该体系可选用液态聚硫橡胶JLY-124、JLY-121，此类橡胶具有优异的耐油性和耐溶剂性，用量为树脂用量的10-40％。

4.根据权利要求1所述的一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，其特征在于：所述石油树脂为特殊液体石油树脂，选用德国吕特格RUETGERS反应性改性树脂NOVARESLA300、NOVARES LA700或NOVARES LA1200，此类树脂具有高附着力、耐高温及严寒作用好，优异的快干性、耐水性好等特点。

5.根据权利要求1所述的一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，其特征在于：所述环氧活性稀释剂为单官能度的活性稀释剂，正丁基缩水甘油醚(BGE)、甲苯基缩水甘油醚(CGE)、Cardolite NC-513、Cardolite Ultra LITE 513中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，其特征在于：所述有机硅树脂和疏水型石墨烯具有很好的疏水性，尤其是石墨烯为本公司自制的疏水型石墨烯，能够提高漆膜的憎水性和耐腐蚀性。

7.根据权利要求1所述的一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，其特征在于：所述A组份中的防锈颜料可选多磷酸盐，尤其以多磷酸铝或多磷酸锌盐为最好，其他颜填料可选云母氧化铁、氧化铁红、氧化铁黑、钛白粉、滑石粉、绢云母、硫酸钡、云母粉中的一种或几种；B组份中的颜填料选用云母粉、沉淀硫酸钡、滑石粉中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，其特征在于：所述A组份中的助剂包括0.1-3％分散剂、0.1-3％流变剂、0.1-3％流平剂、0.1-3％消泡剂，B组份包括0.1-3％分散剂，1-5％环氧促进剂，0.1-3％流变剂，0.1-3％消泡剂，0.1-3％硅烷偶联剂，其中流变助剂选用气相二氧化硅、氢化蓖麻油及其改性物、有机膨润土、聚乙烯蜡等触变性助剂中的一种或多种；分散剂可选用BYK-P104，消泡剂可选用BYK-A530，流平剂可选用BYK-307，硅烷偶联剂可选用DOW环氧促进剂可选DMP-30或K54，主要起促进作用，提高固化速率。

9.根据权利要求1所述的一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，其特征在于：所述改性酚醛胺和改性脂肪胺以质量比2.5∶1混合使用，其中改性脂肪胺粘度低，固化速度快，涂层强度高，可选用SM593、DG593等；改性酚醛胺中含有酚羟基(-OH)、伯氨基(-NH2)和仲氨基(-NH-)等活性基团，同时具有高反应活性，固化速度快以及在低温下快速固化的特点，将两种固化剂复配使用同时具有两种固化剂的优势，弥补单一固化剂的缺陷。

10.根据权利要求1所述的一种疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料，其特征在于：包括下列步骤：

(1)将A组份中的各个原材料依次加入罐中，快速搅拌分散、研磨至50μm，得到A组份。(2)将B组份中的各个原材料依次加入罐中，快速搅拌分散、研磨至50μm，得到B组份。(3)将A组份与B组份按照重量比100∶38均匀混合，即可得疏水型石墨烯无溶剂环氧水下固化涂料。