CN110305580B - 一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料及其制备方法和应用，墨烯基疏水型防腐蚀涂料是以体积比为1:1的有机硅树脂和环氧树脂作为成膜物质，以石墨烯、磷酸盐和片层矿物质构筑三元协同防腐蚀添加剂，并添加颜料、助剂和稀释剂制得。本发明得到的涂层具有绿色、高效的防腐蚀性能，且采用喷涂的方式，操作简单涂层均匀成膜性好；对基底的处理要求不高，具有附着力好、机械性能稳定、固化温度低、制备方法简单等优点，可应用于海洋船舶以及陆地金属的防腐蚀。

Description

一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种石墨烯金属防护涂料，特别涉及一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料及其制备方法和应用。
背景技术
众所周知，水滴落在荷叶上会形成近似圆球形的白色透明水珠滚来滚去而不浸润荷叶表面。近年来，由于受到自然界中荷叶等植物表面超疏水性能的启发，经过不断地研究探索，人们已将其特性应用于材料界面的各个领域。超疏水膜表面在自清洁、微流体系统和特殊分离等方面表现出了巨大的应用潜力，而关于超疏水表面的研究引起了科学家们的广泛关注。然而，基于传统方法制备的超疏水表面的稳定性和持久性差，大大限制其在生活中的实际应用和推广。
21世纪是人类开发利用海洋的新时代，海洋已经成为各国提高综合国力和争夺战略优势的制高点。中国作为世界上人口最多的正在崛起的发展中国家，陆地空间不足，资源有限，走向海洋是今后中国实现可持续发展和现代化的必然选择。当然，在海洋里求发展肯定离不开船舶的使用。就目前来说，当今许多船只的船体都是由金属材料制作而成的。海洋环境是一种非常严酷的材料服役环境，由于海水天然的电解质溶液属性，而金属材料在海水中由于受到海水温度、大气以及海水盐碱度的影响，金属材料极易发生电化学腐蚀，造成金属构件的可靠性大幅降低，并且船体腐蚀的程度也比较深。船体在腐蚀以后往往会造成船体结构的破坏，有时甚至会威胁到船上人员的生命，同时也造成了巨大的经济损失。据统计，因金属腐蚀而导致的经济损失每年达到了几千亿元。现有的应用在海洋环境中的防腐蚀涂料存在着涂层与基底间的附着力不理想、环境污染严重、防腐蚀性能不理想、施工条件限制及固化条件难以实现等问题。同时，大部分的涂料所使用的成分均为有毒有害的物质，在制备及使用过程中会造成污染以及对工作人员的身体健康构成威胁，这与大众所迫切希望实现的可持续发展战略背道而驰。
石墨烯是已知的最薄的碳基片层材料，具有超大的比表面积、优良的阻隔性、优异的化学稳定性以及良好的导电性能，因而成为最热门的新兴材料之一。更为关键的是，近年来的研究表明，石墨烯基材料在提高金属耐腐蚀能力方面具有巨大的优势。首先，石墨烯的片层结构层层叠加、交错排列，在涂层中可形成“迷宫式”屏蔽结构，能够有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散，在添加量较小的情况下，即可显著提高涂层的物理阻隔性能和抵御腐蚀因子侵蚀金属基底的能力。其次，石墨烯层与层之间有良好的润滑作用，石墨烯的片层结构可以将涂层分割成许多小区间，能够有效降低涂层内部应力，消耗断裂能量，进而提高涂层的柔韧性、抗冲击性和耐磨性。最后，石墨烯材料无毒无害，在用于防腐涂料时具有环保安全和无二次污染等特性。基于石墨烯基涂层在金属防腐蚀方面的优势，开发功能性石墨烯基涂层已经成为防腐蚀领域的热点。
发明内容
本发明的目的就在于针对现有技术的不足，提供一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料及其制备方法和应用，通过采用传统的涂料制备和涂装技术，在金属表面实现兼具环保、高附着力、自洁和优异耐腐蚀等特点的石墨烯基疏水涂层。
为提高金属基材在使用过程中的长效防腐，在前期金属表面防腐性能的研究基础上，本发明设计构建兼具有长效防腐和疏水自洁性能的石墨烯基底面一体型聚合物复合涂层。利用石墨烯粉的多层屏蔽作用，通过表面活性剂有效的分散作用，将石墨烯粉平行分布于金属基材表面，使得造成腐蚀的电解质离子很难通过屏蔽层达到基材表面。同时，化学惰性的聚合物基料紧紧粘附在基材表面，一方面，提高涂层与基材间的附着力，另一方面，阻隔腐蚀因子的渗入到基材。除此之外，通过引入低表面能的聚合物填料，赋予涂层以疏水自洁特性，最终在金属基材表面构建具有长效防腐和疏水自洁的底面一体型涂层。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料，是以有机硅树脂-环氧树脂作为成膜物质，以石墨烯/磷酸盐/片层矿物质构筑三元协同防腐蚀添加剂，辅助传统防腐蚀涂料中的颜料、功能性助剂、疏水粒子和低毒性的有机溶剂，构筑双组分环保型防腐蚀涂料。
所述有机硅树脂为丙烯酸改性有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、聚酰亚胺改性有机硅树脂以及酚醛改性有机硅树脂等中的至少一种；
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂以及多酚型缩水甘油醚环氧树脂中的至少一种；所述有机硅树脂与环氧树脂按1:1的体积作为成膜物质，其对粉体具有良好的分散性能以及成膜性能稳定，提高了涂层的机械性能。
所述磷酸盐为磷酸锌、复合磷酸锌、磷铬酸锌、三聚磷酸铝、三聚磷酸硼、三聚磷酸锌、钛酸锌以及硼酸锌等中的至少一种。优选磷酸锌，磷酸锌作为可用来提高涂层防腐蚀能力的环保无毒磷酸盐，且能达到良好的防腐蚀效果。
所述片层矿物质为硅藻土、滑石粉、高岭土、云母粉以及石英粉等中的至少一种。优选硅藻土与滑石粉。所述硅藻土与滑石粉作为添加剂，用来提高涂层的粗糙度同时增强涂层与基底的结合力，也有利于阻碍腐蚀离子进入基底造成损害。所述滑石粉的粒径为600-1000目，最优含量为7.5wt.％。
所述颜料为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁绿、珠光粉以及酞青蓝中等中的至少一种。优选氧化铁红。
所述助剂为分散剂、流平剂、消泡剂、防沉剂和固化剂。所述分散剂、流平剂、消泡剂、防沉剂可以使所得石墨烯涂料具有较好的附着力、流平性和施工性能，防止在制备过程中出现一些不必要的问题，可以使得到的涂层具有更优异的性能。
优选地，所述分散剂为非离子型润湿分散剂或阳离子型润湿分散剂；所述流平剂为有机硅类流平剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述防沉剂为聚酰胺蜡系列、聚烯烃蜡类以及气相二氧化硅一种或两种以上的组合；所述固化剂为聚酰胺树脂、改性胺类和酸酐类固化剂的一种。
更优选地，所述分散剂为OP-10(聚氧乙烯辛基苯酚醚-10)。所述流平剂为BYK333(聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体)。所述消泡剂为BYK085(甲基烷基聚硅氧烷)。所述防沉剂为聚酰胺蜡、气相二氧化硅中的至少一种。所述固化剂为聚酰胺、w-93(改性胺固化剂)中的至少一种。
所述稀释剂为乙酸乙酯、丙酮、甲苯、二甲苯以及环己烷等有机溶剂中的至少一种；优选的所述稀释剂为乙酸乙酯，毒性较低，且具有良好的分散性能，污染程度小。
所述二氧化钛和纳米气相二氧化硅作为疏水粒子用以提高涂层的疏水性能，从而可以达到一个疏水自洁的效果，且所选粒子均为纳米粒子可以更好的分散在溶剂中。
所述石墨烯的层数为3～10层、平均直径为20～50μm，最优含量为2.5wt.％。
所述各组分按重量份数计，有机硅树脂25～75份，环氧树脂25～75份，石墨烯粉2～10份，磷酸盐2～10份，片层矿物质3.5～12.5份，颜料2～10份，分散剂0.5～3份，流平剂0.1～1份，消泡剂0.1～1份，防沉剂1～5份，固化剂10～25份，疏水粒子3.5～10.5份，稀释剂250～500份。
优选地，所述各组分按重量份数计，有机硅树脂50～75份，环氧树脂50～75份，石墨烯粉5～10份，磷酸盐5～10份，片层矿物质8～12.5份，颜料5～10份，分散剂1.5～3份，流平剂0.3～1份，消泡剂0.3～1份，防沉剂2～5份，固化剂15～25份，疏水粒子5～10.5份，稀释剂300～500份。
更优选地，所述各组分按重量份数计，有机硅树脂75份，环氧树脂75份，石墨烯粉5份，磷酸盐5份，片层矿物质10.5份，颜料5份，分散剂1.5份，流平剂0.3份，消泡剂0.3份，防沉剂2份，固化剂18份，疏水粒子9.5份，稀释剂300份。
所述石墨烯基疏水型防腐蚀涂料的制备方法，包括以下步骤；
A、喷涂前基底的处理：分别用粗砂纸和细砂纸对不锈钢板进行打磨，置于超声清洗仪中除锈2分钟，用冷水反复冲洗3次，最后用酒精棉擦拭2次后吹干待用；
B、涂料的配置：
b1、将丙烯酸改性有机硅树脂和环氧树脂以1:1的比例混合后加入适当比例的稀释剂，形成第一混合物；
b2、将除分散剂、流平剂、消泡剂、防沉剂、固化剂、稀释剂外的粉末状填料按照比例加入烧杯中；
b3、将步骤A中所得的混合物缓慢倒入步骤B所述的烧杯中；随后按比例加入分散剂、流平剂、消泡剂、防沉剂以及适量稀释剂；
b4、加入磁子，室温下强力搅拌或超声分散10个小时以上；使用前0.5小时加入固化剂，搅拌、分散半小时后形成用于金属防护的石墨烯防腐涂料。
C、涂料的涂装过程：采用W-71型上壶式喷枪，在空气压力为2-3bar(kPa)下，以45度角和垂直距离为10-15cm的参数进行喷涂。
D、涂层的固化干燥：将涂层在自然状态下表干，置于马弗炉或真空干燥箱中，以10度/分的升温速率，在60-80℃下热处理2小时。
所述石墨烯基疏水型防腐蚀涂料应用于海洋船舶的船体防护、日常金属腐蚀防护以及工业中的金属保护，作为防腐蚀的涂料。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明制备方法简便，通过使用有机分散剂并同时加以足够长的搅拌时间使石墨烯在涂料中得到充分和均匀的分散并且所使用的成膜物质及溶剂更有利于石墨烯在溶液中的分散；所用多层石墨烯并非完美的片层状结构，存在较多的缺陷，有序度较差，却使得其可以与涂层更容易结合，同时随着有机溶剂的挥发化学惰性的聚合物基料紧紧粘附在基材表面，从而提高涂层的结合力；所制备的石墨烯防腐涂料可用于任意金属基底防腐处理，如镁合金、铝合金以及不锈钢等；所形成的涂层固化温度低，既能在自然状态下表干固化，也可在60-80℃下2-4个小时即可实现固化；所制备石墨烯涂层具有长效的防腐效果，受环境影响小，特别适合于实际生产和生活应用及推广。本发明中所涉及涂层具备疏水的自清洁特性且稳定性极好，性能优异。
附图说明
1、图1是采用本发明对比例3的疏水防腐蚀石墨烯涂料喷涂在样件上的示意图；
2、图2是采用本发明对比例3的疏水防腐蚀石墨烯涂层展示其具有自清洁性能的示意图；
3、图3是采用本发明对比例1的疏水防腐蚀石墨烯涂层通过全自动划圈法附着力测试仪测得该涂层的附着力等级为2级的示意图；
4、图4是采用本发明对比例3的疏水防腐蚀石墨烯涂层与空白试样进行盐雾实验60天后对比示意图。
具体实施方式
下面结合实施例子及对比例子来进一步说明本发明的技术方案。
表1.实施例1-对比例3制备的疏水防腐蚀石墨烯涂料的实施方式
Figure BDA0002049676010000061
其中，所述填料为磷酸盐、片层矿物质、疏水粒子和颜料。
实施例1
向150重量份的环氧树脂中加入300重量份的稀释剂，充分搅拌后得到溶液A，向另一烧杯中依次加入3重量份的硅藻土、7.5重量份的二氧化钛、2重量份的纳米气相二氧化硅、7.5重量份的滑石粉、5重量份的颜料、5重量份的磷酸锌得到混合物B；然后将溶液A缓慢的倒入混合物B中，得到混合溶液C；最后向混合溶液C中加入1.5重量份的分散剂、0.3重量份的流平剂、0.3重量份的消泡剂和2重量份的防沉剂；加入磁籽在强力搅拌下搅拌10小时以上，在喷涂前0.5小时加入18重量份的固化剂搅拌，将得到涂料溶液按照上述方式喷涂、固化。
制备得到的防腐蚀涂层厚度为50μm-100μm之间，根据国家标准GB/T1720-79(89)使用全自动划圈法附着力测试仪可得该涂层的附着力等级为3级，耐盐雾时间为2500小时。
实施例2
向150重量份的丙烯酸改性有机硅树脂中加入300重量份的稀释剂，充分搅拌后得到溶液A，向另一烧杯中依次加入3重量份的硅藻土、7.5重量份的二氧化钛、2重量份的纳米气相二氧化硅、7.5重量份的滑石粉、5重量份的颜料、5重量份的磷酸锌得到混合物B；然后将溶液A缓慢的倒入混合物B中，得到混合溶液C；最后向混合溶液C中加入1.5重量份的分散剂、0.3重量份的流平剂、0.3重量份的消泡剂和2重量份的防沉剂；加入磁籽在强力搅拌下搅拌10小时以上，在喷涂前0.5小时加入18重量份的固化剂搅拌，将得到涂料溶液按照上述方式喷涂、固化。
制备得到的防腐蚀涂层厚度为50μm-100μm之间，根据国家标准GB/T1720-79(89)使用全自动划圈法附着力测试仪可得该涂层的附着力等级为2级，耐盐雾时间为2300小时。
实施例3
向75重量份的环氧树脂和75重量份的丙烯酸改性有机硅树脂中加入300重量份的稀释剂，充分搅拌后得到溶液A，向另一烧杯中依次加入3重量份的硅藻土、2重量份的纳米气相二氧化硅、7.5重量份的二氧化钛、7.5重量份的滑石粉、5重量份的颜料、5重量份的磷酸锌得到混合物B；然后将溶液A缓慢的倒入混合物B中，得到混合溶液C；最后向混合溶液C中加入1.5份重量的分散剂、0.3重量份的流平剂、0.3重量份的消泡剂和2重量份的防沉剂；加入磁籽在强力搅拌下搅拌10小时以上，在喷涂前0.5小时加入18重量份的固化剂搅拌，将得到涂料溶液按照上述方式喷涂、固化。
制备得到的防腐蚀涂层厚度为50μm-100μm之间，根据国家标准GB/T1720-79(89)使用全自动划圈法附着力测试仪可得该涂层的附着力等级为2级，耐盐雾时间为3000小时。
对比例1
向150重量份的环氧树脂中加入300重量份的稀释剂，充分搅拌后得到溶液A，向另一烧杯中依次加入3重量份的硅藻土、7.5重量份的二氧化钛、2重量份的纳米气相二氧化硅、7.5重量份的滑石粉、5重量份的颜料、5重量份的磷酸锌、5重量份的石墨烯得到混合物B；然后将溶液A缓慢的倒入混合物B中，得到混合溶液C；最后向混合溶液C中加入1.5重量份的分散剂、0.3重量份的流平剂、0.3重量份的消泡剂和2重量份的防沉剂；加入磁籽在强力搅拌下搅拌10小时以上，在喷涂前0.5小时加入18重量份的固化剂搅拌，将得到涂料溶液按照上述方式喷涂、固化。
制备得到的防腐蚀涂层厚度为50μm-100μm之间，根据国家标准GB/T1720-79(89)使用全自动划圈法附着力测试仪可得该涂层的附着力等级为2级，耐盐雾时间为3200小时。
对比例2
向150重量份的丙烯酸改性有机硅树脂中加入300重量份的稀释剂，充分搅拌后得到溶液A，向另一烧杯中依次加入3重量份的硅藻土、7.5重量份的二氧化钛、2重量份的纳米气相二氧化硅、7.5重量份的滑石粉、5重量份的颜料、5重量份的磷酸锌和5重量份的石墨烯得到混合物B；然后将溶液A缓慢的倒入混合物B中，得到混合溶液C；最后向混合溶液C中加入1.5重量份的分散剂、0.3重量份的流平剂、0.3重量份的消泡剂和2重量份的防沉剂；加入磁籽在强力搅拌下搅拌10小时以上，在喷涂前0.5小时加入18重量份的固化剂搅拌，将得到涂料溶液按照上述方式喷涂、固化。
制备得到的防腐蚀涂层厚度为50μm-100μm之间，根据国家标准GB/T1720-79(89)使用全自动划圈法附着力测试仪可得该涂层的附着力等级为1级，耐盐雾时间为3500小时。
对比例3
向75重量份的环氧树脂和75重量份的丙烯酸改性有机硅树脂中加入300重量份的稀释剂，充分搅拌后得到溶液A，向另一烧杯中依次加入3重量份的硅藻土、7.5重量份的二氧化钛、2重量份的纳米气相二氧化硅、7.5重量份的滑石粉、5重量份的颜料、5重量份的磷酸锌和5重量份的石墨烯得到混合物B；然后将溶液A缓慢的倒入混合物B中，得到混合溶液C；最后向混合溶液C中加入1.5重量份的分散剂、0.3重量份的流平剂、0.3重量份的消泡剂和2重量份的防沉剂；加入磁籽在强力搅拌下搅拌10小时以上，在喷涂前0.5小时加入18重量份的固化剂搅拌，将得到涂料溶液按照上述方式喷涂、固化。
制备得到的防腐蚀涂层厚度为50μm-100μm之间，根据国家标准GB/T1720-79(89)使用全自动划圈法附着力测试仪可得该涂层的附着力等级为1级，耐盐雾时间至少4000小时。
表2实施例1-对比例3制备的疏水防腐蚀石墨烯涂料的综合物理性能
Figure BDA0002049676010000091
本发明充分利用片层石墨烯的屏蔽机制和聚合物材料的阻隔作用的协同机制，设计构建出适合海洋船舶防腐蚀的新型的石墨烯基长效防腐蚀的底面一体型涂料。
申请人声明，本发明通过上述实施例用以说明本发明的技术方案，对其限制且参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，对本发明的任何改进,对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料，其特征在于，以体积比为1:1的有机硅树脂和环氧树脂作为成膜物质，以石墨烯、磷酸盐和片层矿物质构筑三元协同防腐蚀添加剂，并添加颜料、分散剂、流平剂、消泡剂、防沉剂、固化剂、疏水粒子和稀释剂；
所述各组分按重量份数计，有机硅树脂25～75 份，环氧树脂25～75份，石墨烯粉2～10份，磷酸盐2～10份，片层矿物质3.5~12.5份，颜料2～10份，分散剂 0.5～3份，流平剂 0.1～1份，消泡剂 0.1～1份，防沉剂1～5份，固化剂 10～25份，疏水粒子3.5~10.5份，稀释剂250～500份；
其中，所述有机硅树脂为丙烯酸改性有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、聚酰亚胺改性有机硅树脂以及酚醛改性有机硅树脂中的至少一种；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂以及多酚型缩水甘油醚环氧树脂中的至少一种；所述磷酸盐为磷酸锌；所述片层矿物质为硅藻土和滑石粉；所述颜料为氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁绿、珠光粉以及酞青蓝中的至少一种；所述分散剂、流平剂、消泡剂、防沉剂和固化剂为助剂；所述稀释剂为乙酸乙酯、丙酮、甲苯、二甲苯以及环己烷中的至少一种；所述疏水粒子为二氧化钛和纳米气相二氧化硅；所述滑石粉的粒径为600-1000目；所述石墨烯的层数为3～10层、平均直径为20～50μm。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：所述分散剂为非离子型润湿分散剂或阳离子型润湿分散剂；所述流平剂为有机硅类流平剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述防沉剂为聚酰胺蜡系列、聚烯烃蜡类以及气相二氧化硅一种或两种以上的组合；所述固化剂为聚酰胺树脂、改性胺类和酸酐类固化剂的一种。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：所述有机硅树脂为丙烯酸改性有机硅树脂；所述颜料为氧化铁红；所述分散剂为OP-10；所述流平剂为BYK333；所述消泡剂为BYK085；所述防沉剂为聚酰胺蜡、气相二氧化硅中至少一种；所述固化剂为聚酰胺、w-93中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：所述各组分按重量份数计，有机硅树脂50～75份，环氧树脂50～75份，石墨烯粉5～10份，磷酸盐5～10份，片层矿物质8~12.5份，颜料5～10份，分散剂1.5～3份，流平剂 0.3～1份，消泡剂 0.3～1份，防沉剂2～5份，固化剂 15～25份，疏水粒子5~10.5份，稀释剂300～500份。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料，其特征在于：所述各组分按重量份数计，有机硅树脂75份，环氧树脂75份，石墨烯粉5份，磷酸盐5份，片层矿物质10.5份，颜料5份，分散剂1.5份，流平剂 0.3份，消泡剂 0.3份，防沉剂2份，固化剂 18份，疏水粒子9.5份，稀释剂300份。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、喷涂前基底的处理：分别用粗砂纸和细砂纸对不锈钢板进行打磨，置于超声清洗仪中除锈2分钟，用冷水反复冲洗3次，最后用酒精棉擦拭2次后吹干待用；
B、涂料的配置：
b1、将丙烯酸改性有机硅树脂和环氧树脂以1:1的体积比混合后加入适当比例的稀释剂，形成第一混合物；
b2、将除分散剂、流平剂、消泡剂、防沉剂、固化剂、稀释剂外的粉末状填料按照比例加入烧杯中；
b3、将步骤b1中所得的混合物缓慢倒入步骤b2所述的烧杯中；随后按比例加入分散剂、流平剂、消泡剂、防沉剂以及适量稀释剂；
b4、加入磁子，室温下强力搅拌或超声分散10个小时以上；使用前0.5小时加入固化剂，搅拌、分散半小时后形成用于金属防护的石墨烯防腐涂料；
C、涂料的涂装过程：采用W-71型上壶式喷枪，在空气压力为2-3bar下，以45度角和垂直距离为10-15cm的参数进行喷涂；
D、涂层的固化干燥：将涂层在自然状态下表干，置于马弗炉或真空干燥箱中，以10度/分的升温速率，在60-80℃下热处理2小时。
7.根据权利要求6所述的一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于：
所述各组分按重量份数计，有机硅树脂50～75份，环氧树脂50～75份，石墨烯粉5～10份，磷酸盐5～10份，片层矿物质8~12.5份，颜料5～10份，分散剂1.5～3份，流平剂 0.3～1份，消泡剂 0.3～1份，防沉剂2～5份，固化剂 15～25份，疏水粒子5~10.5份，稀释剂300～500份。
8.根据权利要求6所述的一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于：所述各组分按重量份数计，有机硅树脂75份，环氧树脂75份，石墨烯粉5份，磷酸盐5份，片层矿物质10.5份，颜料5份，分散剂1.5份，流平剂 0.3份，消泡剂 0.3份，防沉剂2份，固化剂 18份，疏水粒子9.5份，稀释剂300份。
9.根据权利要求6所述的一种石墨烯基疏水型防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为非离子型润湿分散剂或阳离子型润湿分散剂；所述流平剂为有机硅类流平剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述防沉剂为聚酰胺蜡系列、聚烯烃蜡类以及气相二氧化硅一种或两种以上的组合；所述固化剂为聚酰胺树脂、改性胺类和酸酐类固化剂的一种。
10.一种权利要求1所述的石墨烯基疏水型防腐蚀涂料的应用，其特征在于：所述的石墨烯基疏水型防腐蚀涂料用于海洋船舶的腐蚀防护、日常金属腐蚀防护以及工业中的金属保护，作为防腐蚀的涂料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113172748B (zh) * 2021-04-27 2022-12-30 平凉市新世纪建筑工程有限责任公司 混凝土圆柱模板的施工方法
CN113174109A (zh) * 2021-05-06 2021-07-27 河南银金达新材料股份有限公司 一种超疏水聚丙烯膜及其制备方法
CN114716889A (zh) * 2021-12-15 2022-07-08 吉林大学 一种高性能石墨烯海洋防腐涂层及其制备方法和应用
CN116265544A (zh) * 2021-12-16 2023-06-20 中国石油天然气股份有限公司 一种井下耐高温防腐蚀涂层、其制备方法及使用方法
CN115181474A (zh) * 2022-06-09 2022-10-14 广西电网有限责任公司玉林供电局 一种除草功能型光滑涂料及其制备方法和使用方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015137761A1 (ko) * 2014-03-14 2015-09-17 주식회사 에코인프라홀딩스 졸겔법과 산화 그래핀을 이용한 전도성 방열 그래핀 코팅재의 제조방법 및 동 방법으로 제조된 전도성 방열 그래핀 코팅재
CN106047091A (zh) * 2016-07-05 2016-10-26 北京东方雨虹防水技术股份有限公司 一种用于沿海地区的防水防腐涂料
CN107267033A (zh) * 2017-07-10 2017-10-20 厦门双瑞船舶涂料有限公司 一种石墨烯掺杂换热器管束涂料及其制备方法
CN107267061A (zh) * 2017-06-28 2017-10-20 常州蓝旗亚纺织品有限公司 一种纳米无机粉体改性有机硅防水涂料
CN107384112A (zh) * 2017-07-26 2017-11-24 青岛科技大学 一种带水带锈施工的石墨烯基防腐涂层材料及其制备方法
CN107400441A (zh) * 2016-05-21 2017-11-28 江苏纽克莱涂料有限公司 石墨烯改性水性环氧重防腐涂料制备工艺
CN108531038A (zh) * 2018-04-18 2018-09-14 常州大学 一种耐海水石墨烯改性防腐涂料及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015160764A1 (en) * 2014-04-14 2015-10-22 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Graphene-based coatings

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015137761A1 (ko) * 2014-03-14 2015-09-17 주식회사 에코인프라홀딩스 졸겔법과 산화 그래핀을 이용한 전도성 방열 그래핀 코팅재의 제조방법 및 동 방법으로 제조된 전도성 방열 그래핀 코팅재
CN107400441A (zh) * 2016-05-21 2017-11-28 江苏纽克莱涂料有限公司 石墨烯改性水性环氧重防腐涂料制备工艺
CN106047091A (zh) * 2016-07-05 2016-10-26 北京东方雨虹防水技术股份有限公司 一种用于沿海地区的防水防腐涂料
CN107267061A (zh) * 2017-06-28 2017-10-20 常州蓝旗亚纺织品有限公司 一种纳米无机粉体改性有机硅防水涂料
CN107267033A (zh) * 2017-07-10 2017-10-20 厦门双瑞船舶涂料有限公司 一种石墨烯掺杂换热器管束涂料及其制备方法
CN107384112A (zh) * 2017-07-26 2017-11-24 青岛科技大学 一种带水带锈施工的石墨烯基防腐涂层材料及其制备方法
CN108531038A (zh) * 2018-04-18 2018-09-14 常州大学 一种耐海水石墨烯改性防腐涂料及其制备方法

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