CN110066589A - 一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料及其制备方法，利用锌、铜和石墨烯相成中间相，提高涂料和基材之间的附着性能，使其能够使用金属、非金属的防腐，并通过锌、铜的钝化形成致密的防护层，进行防腐耐磨，提高涂料的防腐性，其特征在于石墨烯锌铜多元合金防腐涂料，包括聚氨酯20～90％、石墨烯/锌复合材料5～15％、着色颜料1～10％、填料5～10％、分散剂0.5～0.8％、润湿剂0.1～3％、增稠剂1.5～2％、流平剂0.1～0.5％、消泡剂2～3％、杀菌剂0.1～0.5％、水20～30％，上述组分按重量百分含量计。
Description
技术领域
本发明一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料及其制备方法，涉及一种通过锌、铜和石墨烯形成中间相，进行表面防腐的涂料，属于表面工程领域。
背景技术
目前，在水利水电、航天航空、船舶码 头等等对建筑物和设备的外表防水防腐抗磨蚀保护都有新的要求，上述环境中的工况复杂，对材料表面的防腐耐蚀性要求提高，例如耐热性、耐冲刷性能、耐磨等需求，有的甚至要求在低温环境下的性能要求，现有的涂料材料远远不能满足上述要求，因此需要一种综合性能较高的涂料材料，防止各类水环境、酸碱环境带来的腐蚀，目前越来越多的涂料材料采用石墨烯进行耐腐，被广泛运用在表面防腐中，主要是利用已经生产好的石墨烯与树脂混合，生产出石墨烯类涂料材料，它包括以下3种制备方法：(1)熔融共混：高温下将聚合物与石墨烯熔融混合，可避免使用有机溶剂；(2)溶液共：选择合适的溶剂先溶解聚合物，再与石墨烯分散液均匀混合，最后除去溶剂；(3)原位聚合：将石墨烯分散到聚合物单体中，发生单体－单体间、单体－石墨烯－单体间聚合，原料通常为改性石墨烯，以提高两者相容性。前两种方法是使聚合物进入石墨烯内部形成插层复合物，第3种方法是使聚合物在石墨烯上生长，三者均存在有效地使石墨烯均匀分散、抱团的难题，影响了石墨烯类涂料的各种性能，而且工艺复杂，生产成本高。
公开号 CN104231684B公开了一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料的制备方法，以石墨微粉为原料，采用湿化学氧化法制备得到氧化石墨烯分散液，然后经过滤清洗、超声粉碎和离心分离得到超亲水防雾化氧化石墨烯涂料，该发明其通过石墨烯作为单一的防腐层，进行防腐，结构简单，主要是利用石墨烯之间的分子结构形成防护，功能单一，耐磨性、耐酸碱性相对较弱。
公开号CN107266999A公开了一种水性石墨烯防腐涂料及其制备方法，其特征在于，由以下组份组成：聚合物水性树脂、润湿分散剂、消泡剂、PH调节剂、石墨烯填料浆、颜料浆、流平剂、增稠剂、去离子水、固化剂、附着力促进剂，该涂料仅仅依靠单一的石墨烯结构进行防腐，涂刷后的和金属材质基体之间的结合强度较差。
发明内容
为了改善上述情况，本发明一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料及其制备方法，利用锌、铜和石墨烯相成中间相，提高涂料和基材之间的附着性能，使其能够使用金属、非金属的防腐，并通过锌、铜的钝化形成致密的防护层，进行防腐耐磨，提高涂料的防腐性。
本发明一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料，包括聚氨酯20～90％、石墨烯/锌复合材料5～15％、着色颜料1～10％、填料5～10％、分散剂0.5～0.8％、润湿剂0.1～3％、增稠剂1.5～2％、流平剂0.1～0.5％、消泡剂2～3％、杀菌剂0.1～0.5％、水20～30％，上述组分按重量百分含量计。
所述石墨烯/锌复合材料制备步骤如下：
1）将锌粉、铜粉和石墨烯混合加入苯，进行分散处理；
所述锌粉、铜粉和石墨烯质量比为1:0.8:0.1；
所述锌粉、铜粉和石墨烯预先进行干燥，含水率低于2%；
2）将分散后的混合物放置在放置在水浴中，搅拌干燥至糊状；
3）将步骤2）得到的糊状混合物进行真空干燥；
4）将步骤3）中干燥完成的混合物进行高温烧结，并采用水冷；
5）将步骤4）中烧结完成的固体进行研磨粉碎，形成细末，制得石墨烯/锌复合材料；
本发明一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料的制备工艺如下：
1）原料准备：取聚氨酯20～90％、石墨烯/锌复合材料5～15％、着色颜料1～10％、填料5～10％、分散剂0.5～0.8％、润湿剂0.1～3％、增稠剂1.5～2％、流平剂0.1～0.5％、消泡剂2～3％、杀菌剂0.1～0.5％、水20～30％，上述组分按重量百分含量计。
2）将石墨烯/锌复合材料、聚氨酯、流平剂、分散剂进行混合，加水，超声振动混合，超声波频率30000-35000赫兹，混合时间15-20min；
3）在真空环境下，采用微波辐射步骤1中的混合物，并逐步添加填料、消泡剂、增稠剂，并将消泡剂、增稠剂分为等量的两组进行添加，添加顺序依次为填料、增稠剂、水、消泡剂、增稠剂、消泡剂，添加同步进行搅拌，搅拌转速为添加填料：50-80r/min、第一次添加增稠剂：40-60r/min、加水：50-60r/min、第一次添加消泡剂：120-180r/min；第二次添加增稠剂：50-55r/min、第二次添加消泡剂：200-230r/min；
所述第一次添加增稠剂时，向混合物内注入氮气，同时进行搅拌，氮气流量35L/min；
4）向步骤3）中得到的混合物添加杀菌剂；
所述步骤4）中前10-15min滚筒转速500-600转/分，后10-15min中滚筒转速1000-1500转/份，滚筒内温度为40-50℃；
5）添加着色颜料搅拌均匀，制得涂料成品；
有益效果。
1、锌、铜形成合金中间相，提高了耐酸、碱腐蚀性能。
2、通过锌元素在涂刷基材表面形成致密的耐蚀防护层，提高防腐蚀性能。
3、铜元素能够对避免附着的微生物进行净化，避免微生物生长使得涂层剥离，提高使用寿命。
4、通过向内部注入氮气，将内部的氧气进行排出，减少内部气孔内的含氧量，避免内部氧化腐蚀。
5、搅拌转速变化能够节约能源。
6、锌铜元素在涂料中形成颗粒，呈固溶态分布，增加涂料强度、耐磨性，提高其使用寿命。
具体实施方式：
实施例1
锌和铜的质量百分比为53：46，石墨烯的质量百分含量为10％时，分散处理时间3.5小时，水浴干燥温度80℃，真空干燥温度90℃，烧结温度为680℃，烧结保温时间1小时，水冷持续15min，在这种配比及工艺参数下制备的锌-铜-石墨烯中间合金成分均匀，耐腐蚀性更好，能够对弱酸、弱碱进行耐蚀。
实施例2
锌和铜的质量百分比为50：40，石墨烯的质量百分含量为15％时，分散处理时间4小时，水浴干燥温度85℃，真空干燥温度120℃，烧结温度为750℃，烧结保温时间2小时，在做终制备的涂料上涂刷酸溶液，耐蚀性能相比单一锌材料耐蚀性能提高了80%。
实施例3
锌和铜的质量百分比为51：40，石墨烯的质量百分含量为14％时，分散处理时间10小时，水浴干燥温度90℃，真空干燥温度200℃，烧结温度为900℃，烧结保温时间3小时，在做终制备的涂料上涂刷酸溶液，耐蚀性能相比单一锌材料耐蚀性能提高了82％。
Claims (7)
1.一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）原料准备：取聚氨酯20～90％、石墨烯/锌复合材料5～15％、着色颜料1～10％、填料5～10％、分散剂0.5～0.8％、润湿剂0.1～3％、增稠剂1.5～2％、流平剂0.1～0.5％、消泡剂2～3％、杀菌剂0.1～0.5％、水20～30％，上述组分按重量百分含量计。
2）将石墨烯/锌复合材料、聚氨酯、流平剂、分散剂进行混合，加水，超声振动混合，超声波频率30000-35000赫兹，混合时间15-20min；
3）在真空环境下，采用微波辐射步骤1中的混合物，并逐步添加填料、消泡剂、增稠剂，并将消泡剂、增稠剂分为等量的两组进行添加，添加顺序依次为填料、增稠剂、水、消泡剂、增稠剂、消泡剂，添加同步进行搅拌，搅拌转速为添加填料：50-80r/min、第一次添加增稠剂：40-60r/min、加水：50-60r/min、第一次添加消泡剂：120-180r/min；第二次添加增稠剂：50-55r/min、第二次添加消泡剂：200-230r/min；
4）向步骤3）中得到的混合物添加杀菌剂；
5）添加着色颜料搅拌均匀，制得涂料成品。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料的制备方法，其特征在于所述第一次添加增稠剂时，向混合物内注入氮气，同时进行搅拌，氮气流量35L/min。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料的制备方法，其特征在于所述步骤4）中前10-15min滚筒转速500-600转/分，后10-15min中滚筒转速1000-1500转/份，滚筒内温度为40-50℃。
4.一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料，其特征在于包括聚氨酯20～90％、石墨烯/锌复合材料5～15％、着色颜料1～10％、填料5～10％、分散剂0.5～0.8％、润湿剂0.1～3％、增稠剂1.5～2％、流平剂0.1～0.5％、消泡剂2～3％、杀菌剂0.1～0.5％、水20～30％，上述组分按重量百分含量计。
5.根据权利要求2所述的一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料，其特征在于
所述石墨烯/锌复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）将锌粉、铜粉和石墨烯混合加入苯，进行分散处理；
2）将分散后的混合物放置在放置在水浴中，搅拌干燥至糊状；
3）将步骤2）得到的糊状混合物进行真空干燥；
4）将步骤3）中干燥完成的混合物进行高温烧结，并采用水冷；
5）将步骤4）中烧结完成的固体进行研磨粉碎，形成细末，制得石墨烯/锌复合材料。
6.根据权利要求2所述的一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料，其特征在于
所述石墨烯/锌复合材料的制备方法步骤1中所述锌粉、铜粉和石墨烯质量比为1:0.8:0.1。
7.根据权利要求2所述的一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料，其特征在于
所述石墨烯/锌复合材料的制备方法步骤1中所述锌粉、铜粉和石墨烯预先进行干燥，含水率低于2%。
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| CN201910411539.9A CN110066589A (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 一种石墨烯锌铜多元合金防腐涂料及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115744889A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-07 | 上海利物盛纳米科技有限公司 | 一种采用砂磨与高压气流相结合制备石墨烯粉体的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105349017A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-02-24 | 常州大学 | 一种添加石墨烯复合材料的防腐涂料及制备方法 |
-
2019
- 2019-05-17 CN CN201910411539.9A patent/CN110066589A/zh active Pending
Patent Citations (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115744889A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-07 | 上海利物盛纳米科技有限公司 | 一种采用砂磨与高压气流相结合制备石墨烯粉体的方法 |
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