CN108329807A - 一种快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快干单组份水性丙烯酸‑醇酸石墨烯防腐涂料，包括以下质量分数的原料：单层石墨稀0.1‑5%，主体乳液30‑70%，成膜助剂3‑12%，无机填料5‑30%，水性稀释剂5‑20%。本发明采用纳米级石墨烯，其片状结构能够对金属基材提供良好的遮盖力，能够显著改善漆膜附着力，有效提升漆膜硬度与耐候性，漆膜快干有利于提升其初期耐水性，改善施工温度范围，水性溶剂无刺激性气味排放，能够显著减少VOC排放，具有良好的环保效果，经久耐用。

Description

一种快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料

技术领域

本发明属于防腐涂料技术领域，具体涉及一种快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料。

背景技术

金属腐蚀是影响金属设备使用寿命的重要因素之一，全世界每年因腐蚀而损失的钢材占其总产量的1/4左右。因此对设备防腐性能的要求日益严苛，在金属表面涂一层油漆是最重要的金属防腐蚀的手段之一。因此，环保且性能优异的水性涂料必将引领未来发展趋势。

丙烯酸酯涂料具备良好的附着力，耐候性优异，且价格相对便宜，因此被广泛用于工业防腐，但其硬度较低、耐盐雾性能一般；醇酸涂料丰满度较好，硬度、耐盐雾性良好，但耐候性一般。因此，兼具丙烯酸-醇酸性能的改性涂料成为热点。

传统的防腐涂料包括丙烯酸、醇酸、环氧树脂、酚醛树脂、氨基等，添加诸如：磷酸锌、钛白粉、云母粉、硫酸钡等无机填料，其中溶剂型防腐涂料较水性防腐涂料性能更加优异。石墨烯作为新型纳米材料，石墨烯的小尺寸效应、二维片层结构、疏水性和导电性，使其可作为添加剂用于防腐涂料中改善涂料防腐性能。小尺寸的石墨烯可以填充到涂料的孔洞中，同时石墨烯的二维片层结构在涂料中层层叠加，形成致密的物理隔绝层。因此石墨烯改性的丙烯酸-醇酸防腐涂料将大大提升涂层的耐候性、硬度、耐盐雾性等性能，但现有技术中，还没有出现一种工业化的环保、快干、高效防腐石墨烯改性丙烯酸-醇酸涂料。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供一种工业化的快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，具有环保、快干、高效防腐的特点。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，其特殊之处在于：包括以下重量分数的原料：0.1-0.4%单层石墨烯、30-70%主体树脂、3-12%成膜助剂、5-30%无机填料、5-20%水性稀释剂。

作为优选方案，所述单层石墨稀厚度小于5nm，径厚比大于1000：1，石墨烯的厚度与径厚比会严重影响其在涂料中的分散效果，在该选择下，石墨烯能较好的分散在树脂及其他助剂中。

作为优选方案，所述主体树脂为丙烯酸乳液与醇酸乳液的混合物，丙烯酸乳液与醇酸乳液质量比为（10-30）：（30-60），主体树脂能提供更加稳定的漆膜，提升漆膜的硬度、附着力、耐候性等。

进一步的，所述丙烯酸乳液为经过改性的快干型丙烯酸乳液，在25℃初期成膜表干时间小于10min。

作为优选方案，所述成膜助剂为乙二醇、丙二醇丁醚、十二醇酯、AMP-95、消泡剂、分散剂、流平剂、增稠剂、润湿剂、偶联剂、防闪锈剂中的一种或几种。

进一步的，所述消泡剂为Tego901w、BYK024；分散剂为BYK180；流平剂为BYK370-375；增稠剂为Coapure830w；润湿剂为Tego270、104e，偶联剂为KH560；防闪锈剂为Raybo60*。

作为优选方案，所述无机填料为改性三聚磷酸铝、磷酸锌、硫酸钡、钛白粉、云母粉中的一种或几种的混合物，均具有良好的遮盖力、防腐效果。

作为优选方案，所述水性稀释剂为水、乙醇、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种的混合溶剂，将石墨烯分散在水性溶剂中避免使用苯类有机溶剂，减少有毒物质的使用。

一种快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将醇酸乳液与成膜助剂混合，机械分散10-20min，得组分A；

（2）向组分A中加入无机填料，机械分散10-20min，得组分B；

（3）将单层石墨烯与水性稀释剂混合超声分散1-3h制得石墨烯浆料，得组分C；

（4）将组分C与丙烯酸乳液加入到组分B中，分散均匀，过滤出料即可。

本发明的有益效果是：本发明采用改性快干丙烯酸-醇酸乳液为主体，掺杂高纯度的纳米级氧化石墨烯，能够保持涂层良好的遮盖力，能够显著改善漆膜附着力，提升耐候能力、耐盐雾性，水性溶剂无刺激性气味排放，能够显著减少VOC排放，具有良好的环保效果，经久耐用。

附图说明

附图1是具体实施例中喷涂不同防腐涂料的耐盐雾对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本发明的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本发明的保护范围内。

实施例1

本实施例的快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，包括以下重量百分比的原料：改性丙烯酸乳液20%、改性醇酸40%、AMP-95 0.8%、防闪锈剂0.5%、分散剂0.5%、消泡剂0.8%、云母粉15%、磷酸锌2%、三聚磷酸铝5%、单层石墨烯1%、KH560 0.1%、N-甲基吡咯烷酮2.5%、醇酯-12 6%、水5.8%。

该水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将醇酸乳液、分散剂、消泡剂混合，按照400-1000转/分钟机械分散10-20min，得组分A；

（2）向组分A中加入云母粉、磷酸锌、三聚磷酸铝，不低于3000转/分钟继续机械研磨20-40min，得组分B；

（3）将单层石墨烯与KH560、N-甲基吡咯烷酮、水超声分散2h制得石墨烯浆料，得组分C；

（4）将组分C、改性丙烯酸乳液、其他助溶剂一同加入到组分B中，继续高速分散15min，500-1000转/分钟，补加水，调节粘度过滤出料即可。

测试试验：将该涂料喷涂在喷砂钢板上，两道60μm，并与同类防腐涂料实验对比，结果如附图所示；其中表干15分钟，70℃固化2h，常温养护24h，测试耐盐雾＞1500h，附着力＞1级，硬度H。

实施例2

本实施例的快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，包括以下重量百分比的原料：改性丙烯酸乳液45%、改性醇酸10%、AMP-95 0.7%、防闪锈剂0.5%、分散剂0.5%、消泡剂0.8%、钛白粉18%、氧化锌3%、硫酸钡3%、单层石墨烯1%、润湿剂0.3%、KH560 0.1%、N-甲基吡咯烷酮2.5%、丙二醇丁醚3%、醇酯-12 5%、增稠剂0.3%、水6.3%。

该水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将醇酸乳液、分散剂、消泡剂、蒸馏水混合，按照400-1000转/分机械分散10-20min，得组分A；

（2）向组分A中加入钛白粉、氧化锌、硫酸钡，不低于3000转/分钟继续机械研磨20-40min，得组分B；

（3）将单层石墨烯与KH560、N-甲基吡咯烷酮、水超声分散2h制得石墨烯浆料，得组分C；

（4）将组分C、改性丙烯酸乳液、其他助溶剂一同加入到组分B中，继续高速分散15min，500-1000转/分钟，调节粘度，过滤出料即可。

测试试验：将该涂料喷涂在喷砂钢板上，两道60μm，并与同类防腐涂料实验对比，结果如附图所示；其中表干15分钟，70℃固化2h，常温养护24h，测试耐盐雾＞1200h，附着力＞1级，硬度H。

将实施例1、实施例2与普通单组份丙烯酸防腐涂料的各项性能指标进行对比，结果如下表：

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Claims (9)

1.一种快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，其特征在于：包括以下重量分数的原料：0.1-0.4%单层石墨烯、30-70%主体树脂、3-12%成膜助剂、5-30%无机填料、5-20%水性稀释剂。

2.根据权利要求1所述的快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，其特征在于：所述单层石墨稀厚度小于5nm，径厚比大于1000：1。

3.根据权利要求1所述的快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，其特征在于：所述主体树脂为丙烯酸乳液与醇酸乳液的混合物，丙烯酸乳液与醇酸乳液质量比为（10-30）：（30-60）。

4.根据权利要求3所述的快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，其特征在于：所述丙烯酸乳液为快干型丙烯酸乳液，在25℃初期成膜表干时间小于10min。

5.根据权利要求1所述的快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，其特征在于：所述成膜助剂为乙二醇、丙二醇丁醚、十二醇酯、AMP-95、消泡剂、分散剂、流平剂、增稠剂、润湿剂、偶联剂、防闪锈剂中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，其特征在于：所述消泡剂为Tego901w、BYK024；分散剂为BYK180；流平剂为BYK370-375；增稠剂为Coapure830w；润湿剂为Tego270、104e，偶联剂为KH560；防闪锈剂为Raybo60*。

7.根据权利要求1所述的快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，其特征在于：所述无机填料为改性三聚磷酸铝、磷酸锌、硫酸钡、钛白粉、云母粉中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料，其特征在于：所述水性稀释剂为水、乙醇、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种的混合溶剂。

9.根据权利要求3-8中任一项所述的一种快干单组份水性丙烯酸-醇酸石墨烯防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将醇酸乳液与成膜助剂混合，机械分散10-20min，得组分A；

（2）向组分A中加入无机填料，机械分散10-20min，得组分B；

（3）将单层石墨烯与水性稀释剂混合超声分散1-3h制得石墨烯浆料，得组分C；

（4）将组分C与丙烯酸乳液加入到组分B中，分散均匀，过滤出料即可。