CN108948956A - 一种船用的石墨烯防腐涂料、制备方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船用的石墨烯防腐涂料、制备方法及设备。一种船用的石墨烯防腐涂料，其按照质量份比包括：15‑25份的环氧树脂、0.5‑7份的固化剂、0.2‑6份的石墨烯、10‑50份的锌粉、0.15‑0.45份的偶联剂、10‑30份的活性稀释剂、5‑45份的填料、0.1‑3份的分散剂以及0.2‑3份的聚苯胺。制备方法主要包括称量、石墨烯分散、涂料配方研磨、喷涂及常温固化。当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Description

一种船用的石墨烯防腐涂料、制备方法及设备
技术领域
本发明涉及石墨烯防腐涂料技术领域，特别是涉及一种船用的石墨烯防腐涂料、制备方法及设备。
背景技术
近年来，重防腐涂料的研究十分迅速，在传统的船用常规防腐涂料的基础上，研究出了众多性能优异的品种，其中环氧富锌涂料为用量最大的产品之一，环氧富锌涂料具有常规防腐涂料所不可比拟的优越性，他的主要特点是防腐寿命长、收缩率低、附着力强等性能。但是环氧富锌涂料依然存在着一些缺点，树脂类涂料在固化过程中的残余应力会导致涂层开裂，而且耐候性差，易粉化，高温下耐强腐蚀介质性差等。
石墨烯防腐涂料，是通过对石墨烯的改性，将石墨烯添加到涂料体系中制备的一种新型重防腐涂料。相比较于传统重防腐涂料，石墨烯富锌涂料有以下几个优点:(1)石墨烯的加入大大降低了锌粉的用量，减少了施工时的粉尘污染；(2)防腐涂层很薄，为传统重防腐涂料的1/2；(3)满足现状涂装材料轻量化的发展需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种船用的石墨烯防腐涂料、制备方法及设备，其具有防腐效果好，耐中性盐雾性能大幅提高，流程步骤简单，成本低，容易生产，产品使用寿命长的优点。
本发明所采用的技术方案是：
一种船用的石墨烯防腐涂料，其按照质量份比包括：15-25份的环氧树脂、0.5-7份的固化剂、0.2-6份的石墨烯、10-50份的锌粉、0.15-0.45份的偶联剂、10-30份的活性稀释剂、5-45份的填料、0.1-3份的分散剂以及0.2-3份的聚苯胺。
进一步，环氧树脂为15份、20份或25份中的任意一种，固化剂为0.5 份1份、1.5份、2份2.5份、3份3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6 份、6.5份及7份中的任意一种，石墨烯为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、 1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6 份中的任意一种，锌粉为10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、 45份及50份中的任意一种，偶联剂为0.15份、0.2份、0.25份、0.3份、 0.35份、0.4份及0.45份中的任意一种，1活性稀释剂为10份、15份、20 份、25份及30份中的任意一种，填料为5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份及45份中的任意一种，分散剂为0.1份、0.2份、0.3 份、0.4份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份及3份中的任意一种，聚苯胺为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.5 份、1.8份、2份、2.2份、2.5份、2.8份及3份中的任意一种。
例如：环氧树脂为20份，固化剂为5份，锌粉为40份，偶联剂为0.3 份，活性稀释剂为20份，填料为13份，分散剂为0.2份。
石墨烯为0.5份，或为1份，或为1.5份，或为2份。
聚苯胺为0.5份，或为1份，或为1.5份。
本发明还包括有1份陶瓷粉和1份纤维丝。也就是使得产品性能更加好。
本发明还包括有1份的铝粉和1份铁粉。也就是使得附着能力更加强，主要是根据船体的材料来搭配，当热膨胀系数越接近，那么产品也就性能更加好。
一种船用的石墨烯防腐涂料的制备方法，其包括以下步骤：
A1、根据配方量称量好环氧树脂、固化剂、石墨烯、锌粉、偶联剂、活性稀释剂、填料、分散剂以及聚苯胺；
A2、先将石墨烯进行超声分散，先按配方量加入：石墨烯约为物料总量的0.2％-5％，活性稀释剂为物料总量的10-30％,分散剂为物料总量的0.15-2％，超声功率为100w-500w,时间为10min-60min；
A3、将粉料，树脂物料在机械搅拌的状态下加入石墨烯分散液中，搅拌速度是1000r/min，环氧树脂为物料总量的5％-20％，固化剂为物料总量的 1.6％-6.6％，锌粉为物料总量的10％-50％，聚苯胺的量为1-3％，填料的量为 10-40％，偶联剂为物料总量的0.2％-1％；
A4、物料添加完成后，采用2000r/min的机械搅拌机进行搅拌，搅拌时间大概为20min，加入2/3体积的锆珠进行研磨，研磨时间为2小时以最终细度和固含量达到标准为实验结束点。
步骤A4之后还包括步骤A5，喷涂：将树脂和固化剂按一定比例充分混合，调节达到合适的粘度后，调节好喷枪的出气量及压力，喷涂厚度为20μ m和90μm的样板，常温自干，在65％湿度，25℃的环境下养护10天后进行物性化性。
步骤A3中还可以放入1份陶瓷粉、1份纤维丝、1份的铝粉和1份铁粉。
一种船用的石墨烯防腐涂料的设备，其包括有用于称量物料重量的称量装置和搅拌装置，其中搅拌装置包括机架、固定安装在机架上的搅拌容器、固定安装在机架上且设于搅拌容器内部的搅拌机、固定安装在机架上且与搅拌机电性连接的控制器，搅拌容器的底部外表面固定安装有若干阵列分布的第一超声波振子，搅拌机上设有搅拌叶片，搅拌叶片上固定安装有第二超声波振子，控制器均电性连接于第一超声波振子和第二超声波振子。
也就是跟常规设备相对比，本发明的设备能够对石墨烯能够超声分散，也能够有很好的分散效果，也提高了工作效率，因为单单搅拌容器的底部超声分散是不行的，中间物料是没有超声分散的，之后再搅拌叶片上安装超声波振子，通过搅拌叶片的传递超声波，这样就能够很好的将中间部分的物料也超声分散了。
本发明具有防腐效果好，耐中性盐雾性能大幅提高，流程步骤简单，成本低，容易生产，产品使用寿命长的优点。
附图说明
图1是本发明的流程步骤示意图。
图2是本发明的步骤流程示意图二。
图3是设备的局部原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种船用的石墨烯防腐涂料，其按照质量份比包括： 15-25份的环氧树脂、0.5-7份的固化剂、0.2-6份的石墨烯、10-50份的锌粉、0.15-0.45份的偶联剂、10-30份的活性稀释剂、5-45份的填料、0.1-3 份的分散剂以及0.2-3份的聚苯胺。
环氧树脂为20份，固化剂为5份，锌粉为40份，偶联剂为0.3份，活性稀释剂为20份，填料为13份，分散剂为0.2份。
石墨烯为0.5份，或为1份，或为1.5份，或为2份。
聚苯胺为0.5份，或为1份，或为1.5份。
本发明还包括有1份陶瓷粉和1份纤维丝。
本发明还包括有1份的铝粉和1份铁粉。
一种船用的石墨烯防腐涂料的制备方法，其包括以下步骤：
A1、根据配方量称量好环氧树脂、固化剂、石墨烯、锌粉、偶联剂、活性稀释剂、填料、分散剂以及聚苯胺；
A2、先将石墨烯进行超声分散，先按配方量加入：石墨烯约为物料总量的0.2％-5％，活性稀释剂为物料总量的10-30％,分散剂为物料总量的0.15-2％，超声功率为100w-500w,时间为10min-60min；
A3、将粉料，树脂物料在机械搅拌的状态下加入石墨烯分散液中，搅拌速度是1000r/min，环氧树脂为物料总量的5％-20％，固化剂为物料总量的 1.6％-6.6％，锌粉为物料总量的10％-50％，聚苯胺的量为1-3％，填料的量为 10-40％，偶联剂为物料总量的0.2％-1％；
A4、物料添加完成后，采用2000r/min的机械搅拌机进行搅拌，搅拌时间大概为20min，加入2/3体积的锆珠进行研磨，研磨时间为2小时以最终细度和固含量达到标准为实验结束点。
步骤A4之后还包括步骤A5，喷涂：将树脂和固化剂按一定比例充分混合，调节达到合适的粘度后，调节好喷枪的出气量及压力，喷涂厚度为20μ m和90μm的样板，常温自干，在65％湿度，25℃的环境下养护10天后进行物性化性。
步骤A3中还可以放入1份陶瓷粉、1份纤维丝、1份的铝粉和1份铁粉。
一种船用的石墨烯防腐涂料的设备，其包括有用于称量物料重量的称量装置和搅拌装置，其中搅拌装置包括机架、固定安装在机架上的搅拌容器3、固定安装在机架上且设于搅拌容器内部的搅拌机、固定安装在机架上且与搅拌机电性连接的控制器，搅拌容器的底部外表面固定安装有若干阵列分布的第一超声波振子1，搅拌机上设有搅拌叶片4，搅拌叶片4上固定安装有第二超声波振子2，控制器均电性连接于第一超声波振子1和第二超声波振子2。
也就是跟常规设备相对比，本发明的设备能够对石墨烯能够超声分散，也能够有很好的分散效果，也提高了工作效率，因为单单搅拌容器的底部超声分散是不行的，中间物料是没有超声分散的，之后再搅拌叶片上安装超声波振子，通过搅拌叶片的传递超声波，这样就能够很好的将中间部分的物料也超声分散了。
图2为石墨烯环氧富锌涂料的制作流程图：
1、：根据配方量称量好树脂，固化剂，粉料及助剂等；
2、先石墨烯进行超声分散，先按配方量加入：石墨烯约为物料总量的 0.2％-5％，活性稀释剂为物料总量的10-30％,分散剂为物料总量的0.15-2％，超声功率为100w-500w,时间为10min-60min；
3、将粉料，树脂等物料在机械搅拌的状态下加入石墨烯分散液中，搅拌速度是1000r/min，环氧树脂为物料总量的5％-20％，固化剂为物料总量的 1.6％-6.6％，锌粉为物料总量的10％-50％，聚苯胺的量为1-3％，填料的量为 10-40％，助剂为物料总量的0.2％-1％；
4、物料添加完成后，采用2000r/min的机械搅拌机进行搅拌，搅拌时间大概为20min，加入2/3体积的锆珠进行研磨，研磨时间为2H以最终细度和固含量达到标准为实验结束点；
5、喷涂：将树脂和固化剂按一定比例充分混合，调节达到合适的粘度后，调节好喷枪的出气量及压力，喷涂厚度为20μm和90μm的样板，常温自干，在65％湿度，25℃的环境下养护10天后进行物性化性测试
案例1：
根据配方量称量好树脂，固化剂，粉料及助剂等；先石墨烯进行超声分散，先按配方量加入：石墨烯约为物料总量的0.2％-5％，活性稀释剂为物料总量的10-30％,分散剂为物料总量的0.15-2％，硅烷偶联剂为总量的0.15-0.2％，超声功率为100w-500w,时间为10min-60min
将粉料，树脂等物料在机械搅拌的状态下加入石墨烯分散液中，搅拌速度是1000r/min，环氧树脂为物料总量的5％-20％，固化剂为物料总量的 1.6％-6.6％，锌粉为物料总量的10％-50％，聚苯胺的量为1％-3％，填料的量为 10-40％，助剂为物料总量的0.2％-1％。
物料添加完成后，采用2000r/min的机械搅拌机进行搅拌，搅拌时间大概为20min，加入2/3体积的锆珠进行研磨，研磨时间为2H以最终细度和固含量达到标准为实验结束点
喷涂：将树脂和固化剂按一定比例充分混合，调节达到合适的粘度后，调节好喷枪的出气量及压力，喷涂厚度为20μm和90μm的样板，常温自干，在65％湿度，25℃的环境下养护10天后进行物性化性测试。
性能测试：
将实施例1至6以及对比例所制备的涂料进行性能测试。
测试项目及方法：
测试结果：如表1所示。
由表1中数据可以看出，根据本发明实施例1至6所制备的石墨烯防腐涂料相比，经过处理的石墨烯的加入，可大大提高环氧富锌涂料的耐盐雾性能，而且聚苯胺的加入，进一步提高了产品的耐盐雾性能,进而有利于改善将石墨烯防腐涂料作为底漆在船用及重防腐领域的防腐效果。
本发明具有防腐效果好，耐中性盐雾性能大幅提高，流程步骤简单，成本低，容易生产，产品使用寿命长的优点。
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船用的石墨烯防腐涂料，其特征在于按照质量份比包括：15-25份的环氧树脂、0.5-7份的固化剂、0.2-6份的石墨烯、10-50份的锌粉、0.15-0.45份的偶联剂、10-30份的活性稀释剂、5-45份的填料、0.1-3份的分散剂以及0.2-3份的聚苯胺。
2.根据权利要求1所述的一种船用的石墨烯防腐涂料，其特征在于：环氧树脂为20份，固化剂为5份，锌粉为40份，偶联剂为0.3份，活性稀释剂为20份，填料为13份，分散剂为0.2份。
3.根据权利要求2所述的一种船用的石墨烯防腐涂料，其特征在于：石墨烯为0.5份，或为1份，或为1.5份，或为2份。
4.根据权利要求3所述的一种船用的石墨烯防腐涂料，其特征在于：聚苯胺为0.5份，或为1份，或为1.5份。
5.根据权利要求4所述的一种船用的石墨烯防腐涂料，其特征在于：还包括有1份陶瓷粉和1份纤维丝。
6.根据权利要求5所述的一种船用的石墨烯防腐涂料，其特征在于：还包括有1份的铝粉和1份铁粉。
7.一种用于权利要求1至6所述一种船用的石墨烯防腐涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A1、根据配方量称量好环氧树脂、固化剂、石墨烯、锌粉、偶联剂、活性稀释剂、填料、分散剂以及聚苯胺；
A2、先将石墨烯进行超声分散，先按配方量加入：石墨烯约为物料总量的0.2％-5％，活性稀释剂为物料总量的10-30％,分散剂为物料总量的0.15-2％，超声功率为100w-500w,时间为10min-60min；
A3、将粉料，树脂物料在机械搅拌的状态下加入石墨烯分散液中，搅拌速度是1000r/min，环氧树脂为物料总量的5％-20％，固化剂为物料总量的1.6％-6.6％，锌粉为物料总量的10％-50％，聚苯胺的量为1-3％，填料的量为10-40％，偶联剂为物料总量的0.2％-1％；
A4、物料添加完成后，采用2000r/min的机械搅拌机进行搅拌，搅拌时间大概为20min，加入2/3体积的锆珠进行研磨，研磨时间为2小时以最终细度和固含量达到标准为实验结束点。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤A4之后还包括步骤A5，喷涂：将树脂和固化剂按一定比例充分混合，调节达到合适的粘度后，调节好喷枪的出气量及压力，喷涂厚度为20μm和90μm的样板，常温自干，在65％湿度，25℃的环境下养护10天后进行物性化性。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤A3中还可以放入1份陶瓷粉、1份纤维丝、1份的铝粉和1份铁粉。
10.一种用于权利要求1至6所述一种船用的石墨烯防腐涂料的设备，其包括有用于称量物料重量的称量装置和搅拌装置，其中搅拌装置包括机架、固定安装在机架上的搅拌容器、固定安装在机架上且设于搅拌容器内部的搅拌机、固定安装在机架上且与搅拌机电性连接的控制器，其特征在于：搅拌容器的底部外表面固定安装有若干阵列分布的第一超声波振子，搅拌机上设有搅拌叶片，搅拌叶片上固定安装有第二超声波振子，控制器均电性连接于第一超声波振子和第二超声波振子。
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