CN110229564A - 一种石墨烯色浆及其制备方法和在重防腐涂料中的应用 - Google Patents

一种石墨烯色浆及其制备方法和在重防腐涂料中的应用 Download PDF

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安梦可
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李宁燕
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Abstract

本发明公开了一种石墨烯色浆，由以下重量份数的原料制备得到：颜料8‑12份、石墨烯15‑20份、防锈剂10‑15份、助剂20‑25份、溶剂200‑300份和助溶剂40‑60份。本发明在色浆中加入了适量的石墨烯，使其分散到涂料中且不易团聚，同时赋予了色浆石墨烯的性能，将该色浆制备成涂料后，有效的减少了涂料的内部缺陷，增强了涂料的力学性能、物理阻隔能力和防腐性能，可以有效的延长涂料对金属的保护时间，以达到对金属防腐的目的。

Description

一种石墨烯色浆及其制备方法和在重防腐涂料中的应用
技术领域
本发明涉及一种色浆及其制备方法和应用，具体涉及一种石墨烯色浆及其制备方法和在重防腐涂料中的应用，属于化工领域。
背景技术
石墨烯是一种新型的碳材料，是碳原子之间SP2杂化成键，排列成二维蜂窝状晶格的单原子层平面晶体，其具有大比表面积，优异的电学、热学和力学性能，这些优异的性能引起了广泛的关注。研究表明，将石墨烯加入涂料中，可以改善涂层的内部缺陷，提高涂层的力学性能，同时还能提高附着力、防腐蚀等性能。
防腐涂料，是阻隔周围环境和金属基体接触的介质，能有效避免金属基体的锈蚀。近年来，随着开发海洋资源的力度不断加强，重防腐涂料已成为涂料领域的重要的研发方向。
现有的防腐涂料种类超过1000种，目前的常见的防腐涂料有环氧树脂涂料、酚醛环氧涂料、聚氨酯防腐涂料等。常用的防腐涂料通常采用树脂为基料，添加片层结构的填料作为主要的阻隔物质，再以其他填料进行填充，使涂层增厚。如云母氧化铁中间漆，环氧玻璃鳞片中间漆，环氧厚浆漆等等，但是，现有的防腐涂料中，起阻隔作用的片层结构填料主要为云母氧化铁和玻璃鳞片，这些填料的颗粒都比较大，而成膜物质为树脂，因此树脂成膜过程中，填料颗粒较大会导致缺陷产生，造成微孔，使用过程中腐蚀性介质会通过微孔逐步渗透，腐蚀金属基体。
如专利201711056937.0使用环氧树脂、石墨烯、氟磷酸盐等制备了一种石墨烯防腐涂料，单层涂膜耐中性盐雾1500h以上；专利201711341605.7使用环氧树脂、石墨烯等制备了一种石墨烯防腐涂料，涂层耐中性盐雾1400h～1600h，但通常二维结构的石墨烯较难分散且很容易团聚而失去其应有的性能，同时石墨烯种类的不同会对防腐涂料的性能带来巨大影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种石墨烯色浆及其制备方法和在重防腐涂料中的应用，具体采用如下技术方案：
一种石墨烯色浆，由以下重量份数的原料制备得到：颜料8-12份、石墨烯15-20份、防锈剂10-15份、助剂20-25份、溶剂200-300份和助溶剂40-60份；优选的颜料12份、石墨烯18份、防锈剂15、助剂20份、溶剂200份和助溶剂60份。
本发明在色浆中加入了适量的石墨烯，使其分散到涂料中且不易团聚，同时赋予了色浆石墨烯的性能，将该色浆制备成涂料后，有效的减少了涂料的内部缺陷，增强了涂料的力学性能、物理阻隔能力和防腐性能，可以有效的延长涂料对金属的保护时间，以达到对金属防腐的目的。
进一步，上述的颜料为金光红、酞菁蓝、炭黑、联苯胺黄或酞菁绿中的任一种；
防锈剂为锌、铝、硅树脂和三乙醇胺以1-5∶1-5∶10-15∶10-20的质量比混合的混合物；
溶剂为DMF或去离子水；
助溶剂为乙醇。
助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂中的任一种或几种的混合，优选为分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂的质量比为1-3∶1-2∶2-3∶3-4。
本发明还提供了上述石墨烯色浆的制备方法，步骤如下：
(1)按上述原料的重量份数称取原料；
(2)将溶剂分为两份，第一份溶剂占溶剂总质量的40-70％，在第一份溶剂中加入颜料和石墨烯，搅拌均匀后研磨，得到混合物，备用；
(3)向第二份溶剂中加入防锈剂、助剂和助溶剂，调节pH值至4-5.5，搅拌后研磨，即得所述石墨烯色浆。
本发明的制备方法工艺简单，可以实现石墨烯色浆的大规模生产。
进一步，步骤(2)和/或步骤(3)中搅拌的转速为200-300r/min；所述研磨为研磨至粒径20-60μm。
采用上述进一步的有益效果在于，搅拌的转速和研磨后粉末的平均粒径过细或过粗会影响色浆的性能和原料粉末的利用率，特别是制备成涂料后涂布的涂层厚度、流平性、稳定性及某些纹理粉的纹理效果。
本发明还提供了上述石墨烯色浆在重防腐涂料中的应用。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种石墨烯色浆，由颜料12g、石墨烯18g、防锈剂15g、助剂20g、溶剂200g和助溶剂60g制备得到，
其中，颜料为炭黑；防锈剂为锌、铝、硅树脂和三乙醇胺以1∶1∶15∶10的质量比混合的混合物；溶剂为离子水；助溶剂为乙醇；助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂以1-3∶1-2∶2-3∶3-4的质量比混合的混合物。
制备方法步骤如下：
(1)称取原料；
(2)将溶剂分为两份，第一份溶剂为120g，在第一份溶剂中加入颜料和石墨烯，300r/min的转速搅拌均匀后研磨至粒径60μm，得到混合物，备用；
(3)向第二份溶剂中加入防锈剂、助剂和助溶剂，调节pH值至5，以200r/min的转速搅拌后研磨至粒径40μm，即得石墨烯色浆。
实施例2
一种石墨烯色浆，由颜料8g、石墨烯15g、防锈剂10g、助剂20g、溶剂200g和助溶剂40g制备得到；
其中，颜料为酞菁蓝；防锈剂为锌、铝、硅树脂和三乙醇胺以1∶1∶10∶10的质量比混合的混合物；溶剂为DMF；助溶剂为乙醇；助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂以1∶1∶2∶3的质量比混合的混合物。
制备方法步骤如下：
(1)称取原料；
(2)将溶剂分为两份，第一份溶剂为80g，在第一份溶剂中加入颜料和石墨烯，200r/min的转速搅拌均匀后研磨至粒径20μm，得到混合物，备用；
(3)向第二份溶剂中加入防锈剂、助剂和助溶剂，调节pH值至4，以200r/min的转速搅拌后研磨至粒径20μm，即得石墨烯色浆。
实施例3
一种石墨烯色浆，由颜料12g、石墨烯20g、防锈剂15g、助剂25g、溶剂300g和助溶剂60g制备得到；
其中，颜料为酞菁绿；防锈剂为锌、铝、硅树脂和三乙醇胺以1∶1∶3∶4的质量比混合的混合物；溶剂为去离子水；助溶剂为乙醇；助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂以3∶2∶3∶4的质量比混合的混合物。
制备方法步骤如下：
(1)称取原料；
(2)将溶剂分为两份，第一份溶剂为210g，在第一份溶剂中加入颜料和石墨烯，300r/min的转速搅拌均匀后研磨至粒径60μm，得到混合物，备用；
(3)向第二份溶剂中加入防锈剂、助剂和助溶剂，调节pH值至5.5，以300r/min的转速搅拌后研磨至粒径60μm，即得石墨烯色浆。
实施例4
一种石墨烯色浆，由颜料8g、石墨烯17g、防锈剂15g、助剂20g、溶剂250g和助溶剂60g制备得到；
其中，颜料为联苯胺黄；防锈剂为锌、铝、硅树脂和三乙醇胺以1∶5∶12∶15的质量比混合的混合物；溶剂为DMF；助溶剂为乙醇；助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂以3∶1∶3∶4的质量比混合的混合物。
制备方法步骤如下：
(1)称取原料；
(2)将溶剂分为两份，第一份溶剂为150g，在第一份溶剂中加入颜料和石墨烯，200r/min的转速搅拌均匀后研磨至粒径40μm，得到混合物，备用；
(3)向第二份溶剂中加入防锈剂、助剂和助溶剂，调节pH值至5，以200r/min的转速搅拌后研磨至粒径30μm，即得石墨烯色浆。
实施例5
一种石墨烯色浆，由以颜料10g、石墨烯15g、防锈剂10g、助剂25g、溶剂300g和助溶剂50g制备得到；
颜料为酞菁绿；防锈剂为锌、铝、硅树脂和三乙醇胺以3∶5∶10∶15的质量比混合的混合物；溶剂为去离子水；助溶剂为乙醇；助剂为分散剂、润湿剂、稳定剂以1∶1∶3的质量比混合的混合物。
制备方法步骤如下：
(1)称取原料；
(2)将溶剂分为两份，第一份溶剂为150g，在第一份溶剂中加入颜料和石墨烯，200r/min的转速搅拌均匀后研磨至粒径50μm，得到混合物，备用；
(3)向第二份溶剂中加入防锈剂、助剂和助溶剂，调节pH值至5，以250r/min的转速搅拌后研磨至粒径40μm，即得石墨烯色浆。
性能测试
取实施例1-5所制备的石墨烯色浆，将其作为原料制备成重防腐涂料，将其分别进行防腐涂料性能测试，测试方法及结果记录如下表1。
表1实施例1-5石墨烯色浆所制备的重防腐涂料性能测试
由上表1可知，本发明中实施例1-5石墨烯色浆所制备的重防腐涂料在金属的防腐蚀效果上均符合国家的相关规定，能在一定程度上应用于金属的防腐处理，以达到对金属防腐的目的。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种石墨烯色浆，其特征在于，由以下重量份数的原料制备得到：颜料8-12份、石墨烯15-20份、防锈剂10-15份、助剂20-25份、溶剂200-300份和助溶剂40-60份。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯色浆，其特征在于，所述颜料为金光红、酞菁蓝、炭黑、联苯胺黄或酞菁绿中的任一种；
所述防锈剂为锌、铝、硅树脂和三乙醇胺以1-5∶1-5∶10-15∶10-20的质量比混合的混合物；
所述溶剂为DMF或去离子水；
所述助溶剂为乙醇。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯色浆，其特征在于，所述助剂为分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂中的任一种或几种的混合。
4.根据权利要求2所述的一种石墨烯色浆，其特征在于，所述分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂的质量比为1-3∶1-2∶2-3∶3-4。
5.一种石墨烯色浆的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)按权利要求1-4任一项所述原料的重量份数称取原料；
(2)将溶剂分为两份，在第一份溶剂中加入颜料和石墨烯，搅拌均匀后研磨，得到混合物，备用；
(3)向第二份溶剂中加入防锈剂、助剂和助溶剂，调节pH值至4-5.5，搅拌后研磨，即得所述石墨烯色浆。
6.根据权利要求5所述的一种石墨烯色浆的制备方法，其特征在于，所述第一份溶剂占溶剂总质量的40-70％。
7.根据权利要求5所述的一种石墨烯色浆的制备方法，其特征在于，步骤(2)和/或步骤(3)中所述搅拌的转速为200-300r/min；所述研磨为研磨至粒径20-60μm。
8.一种权利要求1-4任一项所述的石墨烯色浆在重防腐涂料中的应用。
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