CN108893031A - 一种防海水腐蚀的表面防护涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防海水腐蚀的表面防护涂料及其制备方法，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂70‑80份、纳米高岭土5‑12份、纳米氧化铝6‑18份、改性氧化石墨烯18‑22份、乳化剂4‑9份、增稠剂2‑4份、去离子水28‑42份。本发明通过在涂料中添加环氧树脂、纳米高岭土、纳米氧化铝和改性氧化石墨烯，极大提高了涂料的防腐性能，能够对船舶进行有效保护，而且制作方法简单、原料易购、成本低、易制作，具有广阔的引用前景。

Description

一种防海水腐蚀的表面防护涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体是一种防海水腐蚀的表面防护涂料及其制备方法。
背景技术
涂料，是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。中国涂料界比较权威的《涂料工艺》一书的定义为：“涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。”涂料早期大多以植物油为主要原料，故被叫做“油漆”。不论是传统的以天然物质为原料的涂料产品，还是现代发展中的以合成化工产品为原料的涂料产品，都属于有机化工高分子材料，所形成的涂膜属于高分子化合物类型。按照现代通行的化工产品的分类，涂料属于精细化工产品。
大多数船舶都采用金属外壳，而金属在海洋环境中，受海水温度、海水含量、海洋大气温度、海洋大气湿度的影响，腐蚀程度很严重，腐蚀不仅降低了船舶钢结构的强度，缩短了船舶的使用使命，更影响其使用性能，更为重要的是严重污染海洋资源。海洋海水腐蚀主要是氯离子腐蚀，海洋氯离子可破坏金属氧化膜保护层，形成点蚀或坑蚀，对金属会出现晶间腐蚀。金属在拉伸应力的作用下，钝化膜被破坏的区域就会产生裂纹，成为腐蚀电池的阳极区，连续不断的电化学腐蚀最终可能导致金属的断裂。据统计全世界每年生产的钢铁产品，大约有十分之一因腐蚀而报废，工业发达国家每年因腐蚀造成的经济损失，大约占国民经济总产值的2～4％；海洋防腐对涂料的质量要求很高，一般要求其保护期至少在10年以上，属于重防腐领域。在一定程度上，重防腐涂料的发展水平标志着一个国家防腐涂料的发展水平甚至标志着一个国家的科技发展水平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防海水腐蚀的表面防护涂料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种防海水腐蚀的表面防护涂料，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂70-80份、纳米高岭土5-12份、纳米氧化铝6-18份、改性氧化石墨烯18-22份、乳化剂4-9份、增稠剂2-4份、去离子水28-42份。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：环氧树脂70份、纳米高岭土5份、纳米氧化铝6份、改性氧化石墨烯18份、乳化剂4份、增稠剂2份、去离子水28份。
作为本发明再进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：环氧树脂80份、纳米高岭土12份、纳米氧化铝18份、改性氧化石墨烯22份、乳化剂9份、增稠剂4份、去离子水42份。
作为本发明再进一步的方案：所述改性氧化石墨烯采用以下方法制备而成：
1)将氧化石墨烯分散于醇溶剂中，搅拌分散均匀，加入催化剂，得分散液；
2)通过气体置换将反应器内空气替换为二氧化碳，在压力2-5MPa、温度60-100℃下搅拌反应，反应结束后冷却至室温，将气体缓慢排除后，过滤除去催化剂及溶剂后，离心水洗，得改性氧化石墨烯。
作为本发明再进一步的方案：所述醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
所述防海水腐蚀的表面防护涂料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份称取各原料；
2)将纳米高岭土、纳米氧化铝和改性氧化石墨烯，加入水浴池，并同步加入蒸馏水，加热至40-75℃，保温60min，同步进行超声搅拌，随后真空干燥，得块状混合物A，最后将块状混合物A研磨，得混合物A粉体；
3)按重量份称取改性环氧树脂，加入反应釜，并同步加入混合物A粉体和乳化剂，搅拌加热反应45-70min，温度控制在40-55℃，随后加入去离子水，保温在55-70℃，乳化60-120min，得乳化改性涂料；
4)待乳化完成，升温至55-75℃，并搅拌60-120min，搅拌的同时，同步加入增稠剂和固化剂，超声分散，搅拌完成后得到所述的防海水腐蚀的表面防护涂料。
作为本发明再进一步的方案：步骤4)中，所述增稠剂采用以下方法制备而成：将100g去离子水中加入0.1-0.2g的皂角苷，搅拌均匀后，加入0.8-1g失水山梨醇脂肪酸酯，0.1-0.15g苯乙酸月桂醇酯，研磨至粒径小于20μm即可。
作为本发明再进一步的方案：步骤4)中，所述搅拌速率为在600-900R/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在涂料中添加环氧树脂、纳米高岭土、纳米氧化铝和改性氧化石墨烯，极大提高了涂料的防腐性能，能够对船舶进行有效保护，而且制作方法简单、原料易购、成本低、易制作，具有广阔的引用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种防海水腐蚀的表面防护涂料，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂70份、纳米高岭土5份、纳米氧化铝6份、改性氧化石墨烯18份、乳化剂4份、增稠剂2份、去离子水28份。
所述改性氧化石墨烯采用以下方法制备而成：
1)将氧化石墨烯分散于醇溶剂中，搅拌分散均匀，加入催化剂，得分散液；
2)通过气体置换将反应器内空气替换为二氧化碳，在压力2MPa、温度60℃下搅拌反应，反应结束后冷却至室温，将气体缓慢排除后，过滤除去催化剂及溶剂后，离心水洗，得改性氧化石墨烯。
所述醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
所述防海水腐蚀的表面防护涂料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份称取各原料；
2)将纳米高岭土、纳米氧化铝和改性氧化石墨烯，加入水浴池，并同步加入蒸馏水，加热至40℃，保温60min，同步进行超声搅拌，随后真空干燥，得块状混合物A，最后将块状混合物A研磨，得混合物A粉体；
3)按重量份称取改性环氧树脂，加入反应釜，并同步加入混合物A粉体和乳化剂，搅拌加热反应45min，温度控制在40℃，随后加入去离子水，保温在55℃，乳化60min，得乳化改性涂料；
4)待乳化完成，升温至55℃，并搅拌60min，搅拌的同时，同步加入增稠剂和固化剂，超声分散，搅拌完成后得到所述的防海水腐蚀的表面防护涂料。
步骤4)中，所述增稠剂采用以下方法制备而成：将100g去离子水中加入0.1g的皂角苷，搅拌均匀后，加入0.8g失水山梨醇脂肪酸酯，0.1g苯乙酸月桂醇酯，研磨至粒径小于20μm即可。
步骤4)中，所述搅拌速率为在600R/min。
实施例2
一种防海水腐蚀的表面防护涂料，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂75份、纳米高岭土7份、纳米氧化铝12份、改性氧化石墨烯20份、乳化剂5份、增稠剂3份、去离子水30份。
所述改性氧化石墨烯采用以下方法制备而成：
1)将氧化石墨烯分散于醇溶剂中，搅拌分散均匀，加入催化剂，得分散液；
2)通过气体置换将反应器内空气替换为二氧化碳，在压力3MPa、温度80℃下搅拌反应，反应结束后冷却至室温，将气体缓慢排除后，过滤除去催化剂及溶剂后，离心水洗，得改性氧化石墨烯。
作为本发明再进一步的方案：所述醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
所述防海水腐蚀的表面防护涂料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份称取各原料；
2)将纳米高岭土、纳米氧化铝和改性氧化石墨烯，加入水浴池，并同步加入蒸馏水，加热至55℃，保温60min，同步进行超声搅拌，随后真空干燥，得块状混合物A，最后将块状混合物A研磨，得混合物A粉体；
3)按重量份称取改性环氧树脂，加入反应釜，并同步加入混合物A粉体和乳化剂，搅拌加热反应60min，温度控制在50℃，随后加入去离子水，保温在60℃，乳化70min，得乳化改性涂料；
4)待乳化完成，升温至60℃，并搅拌80min，搅拌的同时，同步加入增稠剂和固化剂，超声分散，搅拌完成后得到所述的防海水腐蚀的表面防护涂料。
步骤4)中，所述增稠剂采用以下方法制备而成：将100g去离子水中加入0.15g的皂角苷，搅拌均匀后，加入0.8g失水山梨醇脂肪酸酯，0.12g苯乙酸月桂醇酯，研磨至粒径小于20μm即可。
步骤4)中，所述搅拌速率为在700R/min。
实施例3
一种防海水腐蚀的表面防护涂料，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂75份、纳米高岭土10份、纳米氧化铝14份、改性氧化石墨烯21份、乳化剂6份、增稠剂3份、去离子水32份。
所述改性氧化石墨烯采用以下方法制备而成：
1)将氧化石墨烯分散于醇溶剂中，搅拌分散均匀，加入催化剂，得分散液；
2)通过气体置换将反应器内空气替换为二氧化碳，在压力4MPa、温度80℃下搅拌反应，反应结束后冷却至室温，将气体缓慢排除后，过滤除去催化剂及溶剂后，离心水洗，得改性氧化石墨烯。
所述醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
所述防海水腐蚀的表面防护涂料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份称取各原料；
2)将纳米高岭土、纳米氧化铝和改性氧化石墨烯，加入水浴池，并同步加入蒸馏水，加热至70℃，保温60min，同步进行超声搅拌，随后真空干燥，得块状混合物A，最后将块状混合物A研磨，得混合物A粉体；
3)按重量份称取改性环氧树脂，加入反应釜，并同步加入混合物A粉体和乳化剂，搅拌加热反应60min，温度控制在50℃，随后加入去离子水，保温在6070℃，乳化100min，得乳化改性涂料；
4)待乳化完成，升温至60℃，并搅拌100min，搅拌的同时，同步加入增稠剂和固化剂，超声分散，搅拌完成后得到所述的防海水腐蚀的表面防护涂料。
步骤4)中，所述增稠剂采用以下方法制备而成：将100g去离子水中加入0.18g的皂角苷，搅拌均匀后，加入0.9g失水山梨醇脂肪酸酯，0.12g苯乙酸月桂醇酯，研磨至粒径小于20μm即可。
步骤4)中，所述搅拌速率为在800R/min。
实施例4
一种防海水腐蚀的表面防护涂料，包括以下按照重量份的原料：包括以下按照重量份的原料：环氧树脂80份、纳米高岭土12份、纳米氧化铝18份、改性氧化石墨烯22份、乳化剂9份、增稠剂4份、去离子水42份。
所述改性氧化石墨烯采用以下方法制备而成：
1)将氧化石墨烯分散于醇溶剂中，搅拌分散均匀，加入催化剂，得分散液；
2)通过气体置换将反应器内空气替换为二氧化碳，在压力5MPa、温度100℃下搅拌反应，反应结束后冷却至室温，将气体缓慢排除后，过滤除去催化剂及溶剂后，离心水洗，得改性氧化石墨烯。
所述醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
所述防海水腐蚀的表面防护涂料的制备方法，步骤如下：
1)按重量份称取各原料；
2)将纳米高岭土、纳米氧化铝和改性氧化石墨烯，加入水浴池，并同步加入蒸馏水，加热至75℃，保温60min，同步进行超声搅拌，随后真空干燥，得块状混合物A，最后将块状混合物A研磨，得混合物A粉体；
3)按重量份称取改性环氧树脂，加入反应釜，并同步加入混合物A粉体和乳化剂，搅拌加热反应70min，温度控制在55℃，随后加入去离子水，保温在70℃，乳化120min，得乳化改性涂料；
4)待乳化完成，升温至75℃，并搅拌120min，搅拌的同时，同步加入增稠剂和固化剂，超声分散，搅拌完成后得到所述的防海水腐蚀的表面防护涂料。
步骤4)中，所述增稠剂采用以下方法制备而成：将100g去离子水中加入0.2g的皂角苷，搅拌均匀后，加入1g失水山梨醇脂肪酸酯，0.15g苯乙酸月桂醇酯，研磨至粒径小于20μm即可。
步骤4)中，所述搅拌速率为在900R/min。
本发明通过在涂料中添加环氧树脂、纳米高岭土、纳米氧化铝和改性氧化石墨烯，极大提高了涂料的防腐性能，能够对船舶进行有效保护，而且制作方法简单、原料易购、成本低、易制作，具有广阔的引用前景。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种防海水腐蚀的表面防护涂料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂70-80份、纳米高岭土5-12份、纳米氧化铝6-18份、改性氧化石墨烯18-22份、乳化剂4-9份、增稠剂2-4份、去离子水28-42份。
2.根据权利要求1所述的防海水腐蚀的表面防护涂料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂70份、纳米高岭土5份、纳米氧化铝6份、改性氧化石墨烯18份、乳化剂4份、增稠剂2份、去离子水28份。
3.根据权利要求1所述的防海水腐蚀的表面防护涂料，其特征在于，包括以下按照重量份的原料：环氧树脂80份、纳米高岭土12份、纳米氧化铝18份、改性氧化石墨烯22份、乳化剂9份、增稠剂4份、去离子水42份。
4.根据权利要求1或2或3所述的防海水腐蚀的表面防护涂料，其特征在于，所述改性氧化石墨烯采用以下方法制备而成：
1)将氧化石墨烯分散于醇溶剂中，搅拌分散均匀，加入催化剂，得分散液；
2)通过气体置换将反应器内空气替换为二氧化碳，在压力2-5MPa、温度60-100℃下搅拌反应，反应结束后冷却至室温，将气体缓慢排除后，过滤除去催化剂及溶剂后，离心水洗，得改性氧化石墨烯。
5.根据权利要求4所述的防海水腐蚀的表面防护涂料，其特征在于，所述醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
6.一种如权利要求1-3任一所述的防海水腐蚀的表面防护涂料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1)按重量份称取各原料；
2)将纳米高岭土、纳米氧化铝和改性氧化石墨烯，加入水浴池，并同步加入蒸馏水，加热至40-75℃，保温60min，同步进行超声搅拌，随后真空干燥，得块状混合物A，最后将块状混合物A研磨，得混合物A粉体；
3)按重量份称取改性环氧树脂，加入反应釜，并同步加入混合物A粉体和乳化剂，搅拌加热反应45-70min，温度控制在40-55℃，随后加入去离子水，保温在55-70℃，乳化60-120min，得乳化改性涂料；
4)待乳化完成，升温至55-75℃，并搅拌60-120min，搅拌的同时，同步加入增稠剂和固化剂，超声分散，搅拌完成后得到所述的防海水腐蚀的表面防护涂料。
7.根据权利要求6所述的防海水腐蚀的表面防护涂料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述增稠剂采用以下方法制备而成：将100g去离子水中加入0.1-0.2g的皂角苷，搅拌均匀后，加入0.8-1g失水山梨醇脂肪酸酯，0.1-0.15g苯乙酸月桂醇酯，研磨至粒径小于20μm即可。
8.根据权利要求6所述的防海水腐蚀的表面防护涂料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述搅拌速率为在600-900R/min。
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