CN108997889A - 一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆及其制备方法，该底漆由改性环氧树脂、助剂、纳米级石墨烯、锌粉、铬酸二苯胍等多种防锈颜填料、溶剂及改性胺和聚酰胺混合配制而成，具有长效防腐性，同时具有其他石墨烯底漆无法比拟的优点：广泛的适用性和施工的便捷性，良好的导电性和涂层自我修复性、憎水憎油性；常温自干，节约能源，便于工业化推广。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体说涉及工业防腐涂料领域，尤其是一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆及其制备方法。
背景技术
由于电解质浓度高，海水比淡水具有更强的锈蚀和腐蚀效应。在恶劣的海洋环境下，舰体钢很容易发生腐蚀或生锈，会严重影响整体性能，导致舰体强度下降、局部腐蚀破损、航行速度下降等后果。为解决上述问题，常用的办法就是给海洋舰船涂装防腐涂料。有机涂料作为金属防腐蚀涂层成本低、使用方便，对底材的要求不高，防护效果较好。
对于防腐涂料来说，传统防护涂层受限于自身材料性质及工艺，对金属基体的腐蚀防护作用往往不理想，而且，相当一部分防腐涂层因含铅锌或铬酸盐等重金属或有毒物质，存在一定的环境污染风险，不利于社会经济的可持续发展。
石墨烯是新兴的二维纳米碳材料，具有层片状的结构，对水、氧气和离子有很好的稳定性和阻隔性，用作传统涂料的填料时，可以起到良好的物理屏蔽作用，从而改善有机涂层的耐腐蚀性能。
当前研究和生产石墨烯防腐底漆的单位不少，它们主要是应用石墨烯的防腐性能和屏蔽阻隔作用，而没有深入地研究其防腐性能长效性和广泛的适用性。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆及其制备方法，具有长效防腐性，同时具有其他石墨烯底漆无法比拟的优点：广泛的适用性和施工的便捷性，良好的导电性和涂层自我修复性、憎水憎油性；常温自干，节约能源，便于工业化推广。
本发明所采用的技术方案是：一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，由改性环氧树脂、助剂、纳米级石墨烯、锌粉、铬酸二苯胍等多种防锈颜填料、溶剂及改性胺和聚酰胺混合配制而成，各组分质量份数如下：
A组分（主漆）：
组分 质量份数
改性环氧树脂 135~150
润湿分散剂 3~5
消泡剂 2~5
有机膨润土 10~12
聚酰胺蜡浆 18~20
气相二氧化硅 8~10
正丁醇 30~30
二甲苯 30~25
低表面活性剂 3~5
800目云母氧化铁 30~20
800目云母粉 50~40
800目复合铁钛粉 350~300
锌粉 300~350
纳米级石墨烯 10~12
铬酸二苯胍 5~10
二甲苯 16~8
B组份（固化剂）：
组分 质量份数
二甲苯 39~37
正丁醇 13~14
环氧促进剂 2~3
改性胺 10 ~8
聚酰胺 35 ~38
其A组份与B组份的配比为10∶1。
所述的改性环氧树脂是一种大分子环氧树脂和小分子环氧树脂聚合而成的改性环氧树脂。
所述的润湿分散剂是一种高分子接枝改性的聚酯。
所述的消泡剂是一种改性的有机硅液体。
所述的低表面活性剂是一种丙烯酸聚氨酯改性的聚硅氧烷。
所述的800目云母氧化铁是一种粒径为15-30μm，二氧化硅含量为2.3%的800目云母氧化铁灰；所采用的800目云母粉是一种粒径为15-30μm，二氧化硅含量为49%的800目云母粉。
所述的锌粉是一种粒径为15-30μm，金属锌含量为96%的500目锌粉。
所述的环氧促进剂是一种2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚。
所述的改性胺是一种固含为100%，氢当量为151的改性酚醛胺；所采用的聚酰胺是一种固含为75%，氢当量为151的聚酰胺。
本发明所述的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，其制备方法为：首先将改性环氧树脂、润湿分散剂、消泡剂、低表面活性剂、有机膨润土、气相二氧化硅、防沉剂和二甲苯、正丁醇放入分散缸搅拌，以2000rpm的转速高速分散30分钟至细度小于30μm；然后依次加入云母氧化铁、云母粉、铬酸二苯胍等多种复合防锈颜填料、纳米级石墨烯、锌粉高速搅拌30分钟至细度≤70μm，再加入适量二甲苯，调粘至110-120KU(25℃)搅拌均匀；最后在另一个分散缸配制改性胺、环氧固化剂促进剂、聚酰胺、二甲苯混合而成的固化剂。
本发明提供的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，通过对环氧树脂大小分子化学聚合改性，赋予此涂料优异的附着力；通过加入低表面活性剂、铬酸二苯胍等高分子材料助剂，使其涂料具有在各种金属基材广泛的适用性和渗透性，与各种基材更好地鳌合在一起，增强涂料的防腐防护的长效性；通过加入800目云母氧化铁、800目云母粉、800目复合铁钛粉，将不同粒径防锈料复合添加、交错排列，实现涂膜无缝填充，使涂膜的致密性和阻隔性进一步得到加强牢固；通过加入纳米级石墨烯、锌粉，进一步增加金属基材阴极保护作用、导电性能和涂层自我修复性，在一定程度上阻止和延缓了分子腐蚀介质的侵入，增强了涂层的耐盐雾性，更适合应用在长期干湿交替的富氧盐雾、高紫外线的苛刻海洋环境。
本发明提供的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，是把纳米级石墨烯作为防腐高科技添加剂，没有各种重金属的析出，有利于社会经济的持续发展。
具体实施方式：
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下。
实施例1
一种军舰用多功能纳米石墨烯重防腐底漆，各组分质量份数如下：
A组份（主漆）：
组分 质量份数
改性环氧树脂 135
润湿分散剂 3
消泡剂 2
有机膨润土 10
聚酰胺蜡浆 18
气相二氧化硅 8
正丁醇 30
二甲苯 30
低表面活性剂 3
800目云母氧化铁 30
800目云母粉 50
800目复合铁钛粉 350
锌粉 300
纳米级石墨烯 10
铬酸二苯胍 5
二甲苯 16
B组份（固化剂）：
组分 质量份数
二甲苯 39
正丁醇 13
环氧促进剂 2
改性胺 10
聚酰胺 36
其A组份与B组份的配比为10∶1。
实施例2
一种军舰用多功能纳米石墨烯重防腐底漆，各组分质量份数如下：
A组份（主漆）：
组分 质量份数
改性环氧树脂 140
润湿分散剂 4
消泡剂 2
有机膨润土 11
聚酰胺蜡浆 18
气相二氧化硅 9
正丁醇 30
二甲苯 28
低表面活性剂 4
800目云母氧化铁 25
800目云母粉 45
800目复合铁钛粉 330
锌粉 330
纳米级石墨烯 11
铬酸二苯胍 8
二甲苯 5
B组份（固化剂）：
组分 质量份数
二甲苯 38
正丁醇 13.5
环氧促进剂 2.5
改性胺 9
聚酰胺 37
其A组份与B组份的配比为10∶1。
实施例3
一种军舰用多功能纳米石墨烯重防腐底漆，各组分质量份数如下：
A组份（主漆）：
组分 质量份数
改性环氧树脂 150
润湿分散剂 5
消泡剂 3
有机膨润土 8
聚酰胺蜡浆 20
气相二氧化硅 10
正丁醇 25
二甲苯 30
低表面活性剂 5
800目云母氧化铁 20
800目云母粉 40
800目复合铁钛粉 300
锌粉 350
纳米级石墨烯 12
铬酸二苯胍 10
二甲苯 12
B组份（固化剂）：
组分 质量份数
二甲苯 37
正丁醇 14
环氧促进剂 3
改性胺 8
聚酰胺 38
其A组份与B组份的配比为10∶1。
本发明的制备方法是：按照上述各实施例中各组分质量份数值，称取相应质量的组分，首先将改性环氧树脂、润湿分散剂、消泡剂、低表面活性剂、有机膨润土、气相二氧化硅、防沉剂和二甲苯、正丁醇放入分散缸搅拌，以2000rpm的转速高速分散30分钟至细度小于30цm；然后依次加入云母氧化铁、云母粉、铬酸二苯胍等多种复合防锈颜填料、纳米级石墨烯、锌粉高速搅拌30分钟至细度≤70цm，再加入适量二甲苯，调粘至110-120KU/25℃搅拌均匀；最后在另一个分散缸配制改性胺、环氧固化剂促进剂、聚酰胺、二甲苯混合而成的固化剂。
上述实施例制备的一种军舰用多功能纳米石墨烯重防腐底漆性能测试结果如下表。
海洋舰船用石墨烯重防腐底漆是一种大大优越于传统环氧富锌底漆的一种重防腐底漆；其不但具备于传统富锌底漆的电化学阴极保护用；而且纳米多功能石墨烯重防腐底漆充分应用了石墨烯本身片状二维网状结构和高比表面积，使其防腐涂层物理隔绝作用、憎油、憎水性、导电性大大增强，在一定程度上阻止和延缓分子腐蚀介质侵入金属基体，增强了防腐防护的长效性。
海洋舰船用石墨烯重防腐底漆加入2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚和改性酚醛胺固化剂，改善了其他石墨烯底漆优越的附着力和漆膜的内聚力，提高了漆膜的交联密度和玻璃化转变温度，从而大幅度地提高了涂料的耐盐雾性。
加入低表面活性剂、铬酸二苯胍等助剂，使其涂料具有在各种金属基材广泛的适用性、渗透性，与各种基材更好地鳌合在一起。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (9)
1.一种一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，其特征在于，按质量份数，由如下组分组成：
A组份（主漆）：
组分 质量份数
改性环氧树脂 135~150
润湿分散剂 3~5
消泡剂 2~5
有机膨润土 10~12
聚酰胺蜡浆 18~20
气相二氧化硅 8~10
正丁醇 30~30
二甲苯 30~25
低表面活性剂 3~5
800目云母氧化铁 30~20
800目云母粉 50~40
800目复合铁钛粉 350~300
锌粉 300~350
纳米级石墨烯 10~12
铬酸二苯胍 5~10
二甲苯 16~8
B组份（固化剂）：
组分 质量份数
二甲苯 39~37
正丁醇 13~14
环氧促进剂 2~3
改性胺 10 ~8
聚酰胺 35 ~38
A组份与B组份的配比为10∶1。
2.根据权利要求1所述的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，其特征在于：所述改性环氧树脂是一种大分子环氧树脂和小分子环氧树脂聚合而成的改性环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，其特征在于：所述润湿分散剂是一种高分子接枝改性的聚酯。
4.根据权利要求1所述的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，其特征在于：所述消泡剂是一种改性的有机硅液体。
5.根据权利要求1所述的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，其特征在于：所述低表面活性剂是一种丙烯酸聚氨酯改性的聚硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，其特征在于：所述800目云母氧化铁是一种粒径为15-30μm，二氧化硅含量为2.3%的800目云母氧化铁灰；所述800目云母粉是一种粒径为15-30μm，二氧化硅含量为49%的800目云母粉；所述锌粉是一种粒径为15-30μm，金属锌含量为96%的500目锌粉。
7.根据权利要求1所述的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，其特征在于：所述环氧促进剂是一种2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚。
8.根据权利要求1所述的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，其特征在于：所述的改性胺是一种固含为100%，氢当量为151的改性酚醛胺；所述的聚酰胺是一种固含为75%，氢当量为151的聚酰胺。
9.根据权利要求1所述的一种海洋舰船用石墨烯重防腐底漆，其特征在于，其制备方法为：首先将改性环氧树脂、润湿分散剂、消泡剂、低表面活性剂、有机膨润土、气相二氧化硅、防沉剂和二甲苯、正丁醇放入分散缸搅拌，以2000rpm的转速高速分散30分钟至细度小于30μm；然后依次加入云母氧化铁、云母粉、铬酸二苯胍等多种复合防锈颜填料、纳米级石墨烯、锌粉高速搅拌30分钟至细度≤70μm，再加入适量二甲苯，调粘至110-120KU(25℃)搅拌均匀；最后在另一个分散缸配制改性胺、环氧固化剂促进剂、聚酰胺、二甲苯混合而成的固化剂。
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