CN109608994A - 应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，所述涂料由组分A和组分B两种组分组成，所述组分A由以下重量份数的原材料组成：液态环氧树脂：15‑25份,活性稀释剂：3‑5份,锌粉：60‑70份,分散剂：0.3‑1.0份,消泡剂：0.1‑1.0份,附着力促进剂：0.3‑0.6份，防沉、防流挂助剂：0.2‑2.0份,云母粉：2‑10份,石墨烯浆料：3‑10份；所述组分B为固化剂组分；所述组分A和组分B的质量比为8‑10:1。该涂料具有优异的盐雾性能和在高低温、潮湿等恶劣环境条件下的固化性能。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及应用于海洋装备的防腐涂料，同时，本发明还涉及该涂料的制备方法。
背景技术
当温度和湿度升高时，可加快化学或电化学反应及腐蚀速度，温度每升高10℃，则腐蚀速度提高2倍；70％的相对湿度是导致金属腐蚀的临界相对湿度；空气中的大量的盐分溶于水膜中，形成强腐蚀介质，也会加速金属的腐蚀。
海洋装备长期暴露在海洋环境中，承受着剧烈的海洋气候腐蚀影响，尤其在高温、高湿、高盐雾的海南三亚、三沙地区等全年平均气温在19℃以上，平均相对湿度在85％以上，这样的海洋气候环境下腐蚀更为严重。
针对我国现用海洋装备防护涂料耐盐雾性差、使用寿命短、维护一次时间长、环境适应性差等问题，急需研究一种满足海洋装备用潮湿环境下可固化的长效防腐要求的防腐涂料。
发明内容
本发明提供一种应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，该涂料具有优异的盐雾性能和在高低温、潮湿等恶劣环境条件下的固化性能。
一种应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，由组分A和组分B两种组分组成，所述组分A由以下重量份数的原材料组成：
液态环氧树脂：15-25份
活性稀释剂：3-5份
锌粉：60-70份
分散剂：0.3-1.0份
消泡剂：0.1-1.0份
附着力促进剂：0.3-0.6份
防沉、防流挂助剂：0.2-2.0份
云母粉：2-10份
石墨烯浆料：3-10份；
所述组分B为聚酰胺类固化剂和酚醛胺类固化剂的混合物；
所述组分A和组分B的质量比为8-10:1。
进一步的，所述液态环氧树脂为环氧值在0.48-0.54。
进一步的，所述的活性稀释剂为C12-14烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的至少一种。
进一步的，所述的锌粉为球形锌粉和鳞片状锌粉的混合物，球形锌粉和鳞片状锌粉的比例为8：2。
进一步的，所述的石墨烯浆料由以下重量份数的原材料组成：
二甲苯：63
丁醇：26
分散剂：0.3
有机膨润土：0.7
插层解理石墨烯：10
为固体含量为10％、细度小于15μm的浆料。
进一步的，所述石墨烯浆料按照以下工艺制得：在容器中依次加入二甲苯、丁醇、分散剂、有机膨润土搅拌均匀，然后边搅拌边加入插层解理石墨烯，在1800r/min的转速下开启球磨机分散90min，循环研磨至细度小于15μm，制得石墨烯浆料。
进一步的，所述的附着力促进剂为硅烷偶联剂类。
进一步的，所述聚酰胺类固化剂与酚醛胺类固化剂的比例为8：2。
进一步的，所述的消泡剂为聚硅氧烷类、聚合物树脂类消泡剂中的至少一种。
上述的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料制备方法如下：按原材料配方依次将液态环氧树脂、活性稀释剂、分散剂、消泡剂、防沉、防流挂助剂、云母粉加入搅拌罐中，1200r/min高速搅拌30min，倒入三辊研磨机中进行研磨，研磨温度为50℃-70℃，研磨细度至80μ，然后将研磨后的浆料加入搅拌罐中，加入附着力促进剂，锌粉，石墨烯浆料，800r/min搅拌30min，即得到组分A；
将聚酰胺类固化剂和酚醛胺类固化剂加入包装罐中，800r/min搅拌30min，即得到组分B。
本发明所述的应用于海洋装备的防腐涂料具有以下有益效果：
(1)本发明应用于海洋装备的防腐涂料为高固体份环氧石墨烯锌粉涂料，利用锌粉的阴极保护机理，对钢基材起到防腐保护作用，且锌粉腐蚀后会生成极难溶的锌盐及锌的配合物，这些化合物附着在基材表面起到屏蔽保护作用。石墨烯具有良好的化学电学和力学性能，当其作为填料时，可在聚合物内部形成微观的曲折路径，减缓腐蚀介质的渗透速率，提升涂层的防腐性能，但其分散性差，易发生团聚，对石墨烯表面进行改性，做成稳定的浆料，可改善其在涂料中的分散性和储存稳定性。本发明在环氧涂料中添加石墨烯，石墨烯能与锌粉搭接形成导电通路，提高锌粉的利用率，延长阴极保护时间，在同等锌粉用量前提下加入石墨烯，可显著增强涂层的耐盐雾效果，延长海洋装备的防腐时间，减少维修周期。
(2)本发明选用聚酰胺类和酚醛胺类固化剂搭配使用的方法，可以在较低温度以及潮湿环境下固化，利用酚醛胺类固化剂极性基团的亲水性原理，在潮湿的基材表面产生极强的铺展力，把基材表面的水膜置换，水膜被推移，成膜树脂上的极性基团与基材附着，不影响涂膜固化及涂膜性能。两类固化剂配合，使环氧树脂固化，提高整个涂膜耐性。
(3)本发明锌粉选用球形锌粉为主、鳞片状锌粉为辅，球形锌粉价格较低，锌粉的鳞片状结构在涂层中层层交叠排列，阻隔水分、氧气等的渗透，起到更好的屏蔽防腐作用，且鳞片状锌粉可增大接触面积，可大大减少锌粉的用量，鳞片状锌粉与少量的氧化石墨烯搭配使用，超高比表面积的片状锌粉结构更有利于锌粉与钢基体之间的电接触，与石墨烯形成更强大的导电网络，增强锌粉的阴极保护作用。尽管随着涂层中越来越多的锌被腐蚀，且不溶性沉积物阻断了导电通路，但是石墨烯不参与反应，能够继续连通部分锌粉，使更多的锌粉发挥作用，实现更持久的保护。
(4)本发明选用插层解理石墨烯，其插层解理过程不破坏石墨层原始的sp2晶体结构，保留石墨片层优异的导电、导热、防腐性能。
具体实施方式
基于本发明的设计思想，下面，结合具体的实施例对本发明的一种应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料做进一步的详细描述：
实施例1
石墨烯浆料由以下重量份数的原材料组成：
二甲苯：63
丁醇：26
分散剂：0.3
有机膨润土：0.7
插层解理石墨烯：10
为固体含量为10％、细度小于15μm的浆料。
石墨烯浆料按照以下工艺制得：在容器中依次加入二甲苯、丁醇、分散剂、有机膨润土搅拌均匀，然后边搅拌边加入插层解理石墨烯，在1800r/min的转速下开启球磨机分散90min，循环研磨至细度小于15μm，制得石墨烯浆料。
应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料组分A原料重量组成如下表所示：
环氧值0.48-0.54液态环氧树脂：15份
丁基缩水甘油醚：3份
球形锌粉：48份
鳞片状锌粉：12份
分散剂：0.3份
消泡剂：0.1份
附着力促进剂：0.3份
防沉、防流挂助剂：0.2份
云母粉：10份
石墨烯浆料：10份；
应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料组分B原料重量组成如下表所示：
聚酰胺类固化剂：80份
酚醛胺类固化剂：20份
应用于海洋装备的防腐涂料采用以下方法制备得到：
按原材料配方依次将环氧值0.48-0.54液态环氧树脂、丁基缩水甘油醚、分散剂、消泡剂、防沉、防流挂助剂、云母粉加入搅拌罐中，1200r/min高速搅拌30min，倒入三辊研磨机中进行研磨，研磨温度为50℃-70℃，研磨细度至80μ，然后将研磨后的浆料加入搅拌罐中，加入附着力促进剂，球形锌粉，鳞片状锌粉，石墨烯浆料，800r/min搅拌30min，即得到组分A；
将聚酰胺类和酚醛胺类固化剂加入包装罐中，800r/min搅拌30min，即得到组分B。
组分A与组分B按照10:1比例混合均匀得到防腐涂料；
实施例2
石墨烯浆料由以下重量份数的原材料组成：
二甲苯：63
丁醇：26
分散剂：0.3
有机膨润土：0.7
插层解理石墨烯：10
为固体含量为10％、细度小于15μm的浆料。
石墨烯浆料按照以下工艺制得：在容器中依次加入二甲苯、丁醇、分散剂、有机膨润土搅拌均匀，然后边搅拌边加入插层解理石墨烯，在1800r/min的转速下开启球磨机分散90min，循环研磨至细度小于15μm，制得石墨烯浆料。
应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料组分A原料重量组成如下表所示：
环氧值0.48-0.54液态环氧树脂：25份
C12-14烷基缩水甘油醚：5份
球形锌粉：56份
鳞片状锌粉：14份
分散剂：1.0份
消泡剂：1.0份
附着力促进剂：0.6份
防沉、防流挂助剂：2.0份
云母粉：2份
石墨烯浆料：3份；
应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料组分B原料重量组成如下表所示：
聚酰胺类固化剂：80份
酚醛胺类固化剂：20份
应用于海洋装备的防腐涂料采用以下方法制备得到：
按原材料配方依次将环氧值0.48-0.54液态环氧树脂、C12-14烷基缩水甘油醚、分散剂、消泡剂、防沉、防流挂助剂、云母粉加入搅拌罐中，1200r/min高速搅拌30min，倒入三辊研磨机中进行研磨，研磨温度为50℃-70℃，研磨细度至80μ，然后将研磨后的浆料加入搅拌罐中，加入附着力促进剂，球形锌粉，鳞片状锌粉，石墨烯浆料，800r/min搅拌30min，即得到组分A；
将聚酰胺类和酚醛胺类固化剂加入包装罐中，800r/min搅拌30min，即得到组分B。
组分A与组分B按照8:1比例混合均匀得到防腐涂料；
实施例3
石墨烯浆料由以下重量份数的原材料组成：
二甲苯：63
丁醇：26
分散剂：0.3
有机膨润土：0.7
插层解理石墨烯：10
为固体含量为10％、细度小于15μm的浆料。
石墨烯浆料按照以下工艺制得：在容器中依次加入二甲苯、丁醇、分散剂、有机膨润土搅拌均匀，然后边搅拌边加入插层解理石墨烯，在1800r/min的转速下开启球磨机分散90min，循环研磨至细度小于15μm，制得石墨烯浆料。
应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料组分A原料重量组成如下表所示：
环氧值0.48-0.54液态环氧树脂：20份
苄基缩水甘油醚：4份
球形锌粉：52份
鳞片状锌粉：13份
分散剂：0.7份
消泡剂：0.6份
附着力促进剂：0.5份
防沉、防流挂助剂：1.0份
云母粉：7份
石墨烯浆料：7份；
应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料组分B原料重量组成如下表所示：
聚酰胺类固化剂：80份
酚醛胺类固化剂：20份
应用于海洋装备的防腐涂料采用以下方法制备得到：
按原材料配方依次将环氧值0.48-0.54液态环氧树脂、苄基缩水甘油醚、分散剂、消泡剂、防沉、防流挂助剂、云母粉加入搅拌罐中，1200r/min高速搅拌30min，倒入三辊研磨机中进行研磨，研磨温度为50℃-70℃，研磨细度至80μ，然后将研磨后的浆料加入搅拌罐中，加入附着力促进剂，球形锌粉，鳞片状锌粉，石墨烯浆料，800r/min搅拌30min，即得到组分A；
将聚酰胺类和酚醛胺类固化剂加入包装罐中，800r/min搅拌30min，即得到组分B。
组分A与组分B按照9:1比例混合均匀得到防腐涂料；
对实施例1-3制备得到的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料进行性能测试，检测结果如下表所示：
Claims (10)
1.一种应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述涂料由组分A和组分B两种组分组成，所述组分A由以下重量份数的原材料组成：
液态环氧树脂： 15-25份
活性稀释剂：3-5份
锌粉：60-70份
分散剂：0.3-1.0份
消泡剂：0.1-1.0份
附着力促进剂：0.3-0.6份
防沉、防流挂助剂：0.2-2.0份
云母粉：2-10份
石墨烯浆料：3-10份；
所述组分B为聚酰胺类固化剂和酚醛胺类固化剂的混合物；
所述组分A和组分B的质量比为8-10:1。
2.根据权利要求1所述的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述液态环氧树脂为环氧值在0.48-0.54。
3.根据权利要求1所述的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述的活性稀释剂为C12-14烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述的锌粉为球形锌粉和鳞片状锌粉的混合物，球形锌粉和鳞片状锌粉的比例为8：2。
5.根据权利要求1所述的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述的石墨烯浆料由以下重量份数的原材料组成：
二甲苯：63
丁醇：26
分散剂：0.3
有机膨润土：0.7
插层解理石墨烯：10
为固体含量为10％、细度小于15μm的浆料。
6.根据权利要求5所述的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯浆料按照以下工艺制得：在容器中依次加入二甲苯、丁醇、分散剂、有机膨润土搅拌均匀，然后边搅拌边加入插层解理石墨烯，在1800r/min的转速下开启球磨机分散90min，循环研磨至细度小于15μm，制得石墨烯浆料。
7.根据权利要求1所述的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述的附着力促进剂为硅烷偶联剂类。
8.根据权利要求1所述的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述聚酰胺类固化剂与酚醛胺类固化剂的比例为8：2。
9.根据权利要求1所述的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述的消泡剂为聚硅氧烷类、聚合物树脂类消泡剂中的至少一种。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的应用于海洋装备的石墨烯防腐涂料制备方法，其特征在于，按原材料配方依次将液态环氧树脂、活性稀释剂、分散剂、消泡剂、防沉、防流挂助剂、云母粉加入搅拌罐中，1200r/min高速搅拌30min，倒入三辊研磨机中进行研磨，研磨温度为50℃-70℃，研磨细度至80μ，然后将研磨后的浆料加入搅拌罐中，加入附着力促进剂，锌粉，石墨烯浆料，800r/min搅拌30min，即得到组分A；
将聚酰胺类固化剂和酚醛胺类固化剂加入包装罐中，800r/min搅拌30min，即得到组分B。
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