CN110358407A - 一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料及其制备方法，本发明涂料是由以下重量组分的原料制备而成：环氧树脂30‑40份、活性稀释剂15‑20份、石墨烯0.15‑0.2份、助剂5‑10份、氧化铁红20‑25份、云母粉10‑15份、气相二氧化硅0.4‑0.8份、重晶石4‑6份、三聚磷酸盐6‑10份、硅烷偶联剂0.5‑1.5份、酚醛胺环氧树脂固化剂7‑15份；本发明产品为无溶剂型涂料，不含挥发性有机溶剂，固体份达100％，VOC含量为零，绿色环保，对环境友好，利用石墨烯超大的比表面积、优良的阻隔性、高的化学稳定性及良好的导电性等性能，大大提升防腐复合涂层的综合性能。

Description

一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯涂料领域，具体涉及一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料及其制备方法。
背景技术
防腐涂料，一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一种涂料，常规防腐涂料是在一般条件下，对金属等起到防腐蚀的作用，保护有色金属使用的寿命；重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料，传统防腐涂料掺杂的金属离子容易渗出，涂料与金属发生原电池腐蚀效应，加速金属材料的腐蚀；填料中铅系和铬酸盐系重金属易产生重金属污染，挥发有机物(VOCs)含量高，影响人类身体健康，造成环境污染，同时也消耗了大量的不可再生资源，不利于社会经济的可持续发展。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，因其化学稳定性高、抗氧化性能强以及独特的化学惰性而受到重视，此外，石墨烯对氧气和水等腐蚀介质还具有极高的抗渗透性，加入到防腐涂层中可以起到较好的物理屏障作用，所在防腐涂料中用作防腐添加剂的研究已有一定进展。
发明内容
本发明的目的在于：针对传统的防腐涂料对环境危害大问题，提供一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料及其制备方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料，包括以下重量组分的原料:环氧树脂30-40份、活性稀释剂15-20份、石墨烯0.15-0.2份、助剂5-10份、氧化铁红20-25份、云母粉10-15份、气相二氧化硅0.4-0.8份、重晶石4-6份、三聚磷酸盐6-10份、硅烷偶联剂0.5-1.5份、酚醛胺环氧树脂固化剂7-15份。
优选的，所述活性稀释剂为正丁基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、CardoliteNC-513和Cardolite Ultra LITE 513中的一种或多种。
优选的，所述三聚磷酸盐为三聚磷酸铝或三聚磷酸锌。
优选的，所述助剂包括比例为1:1:1的分散剂、流平剂和消泡剂，所述分散剂为BYK-P104、BYK191、BYK190或BYK180，所述消泡剂为BYK-A530、XP-405B、DF 7072、BYK 011或BYK 093中，所述流平剂为BYK-307、BYK 348、BYK 333或Glide 450。
优选的，所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和KH-570中的一种或几种。
一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按照上述重量份称取各原料；
(2)将称取的环氧树脂与活性稀释剂加入分散罐混合并高速搅拌分散一段时间；
(3)向步骤(2)的分散罐中依次加入石墨烯和助剂后高速搅拌分散一段时间；
(4)向步骤(3)的分散罐中加入云母粉、氧化铁红、三聚磷酸盐、重晶石与气相二氧化硅、硅烷偶联剂、酚醛胺环氧树脂固化剂并高速搅拌分散一段时间；
(5)将步骤(4)所得半成品转入砂磨系统分散至涂料细度40-60μm，即可出料得到涂料成品。
优选的，所述步骤(2)的搅拌速率为800-1000r/min，时间为10-15min。
优选的，所述步骤(3)的搅拌速率为1100-1300r/min，时间为20-30min。
优选的，所述步骤(4)的搅拌速率为1000-1200r/min，时间为10-15min。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明产品为无溶剂型涂料，活性稀释剂溶解环氧树脂并与发生反应成为涂膜的一部分，其中不含挥发性有机溶剂，固体份达100％，因此VOC含量为零，绿色环保对环境友好，并通过添加具有高比表面积、快速导电性、优异的化学稳定性、突出的力学性能、高导热性等性能的石墨烯，使本发明发明产品具有多方面的优质性能；
2本发明产品将石墨烯加入环氧树脂中，因为石墨烯稳定的sp2杂化结构使其能在所涂抹材料与活性介质间形成物理阻隔层，阻止扩散渗透的进行，其特殊的片层状结构，对水、氧气和离子的扩散有很好的物理屏蔽作用，可以增加腐蚀介质在涂层中的渗透路程，从而达到对所涂抹材料的防腐蚀功能，石墨烯的片层结构为环氧树脂提供平面模板，使得树脂分子的组装过程更加有序，环氧树脂固化后结构紧密，缺陷较少，形成高度致密有序的结构，防腐性能得到大大的提高；
3、发明产品中添加的三聚磷酸盐和滑石粉等填料可以有效地降低施工条件，其中的P3O10 5-及PO4 3-除了与成膜物中的极性基团络合成稳定交联化合物外，更能与Fe3+、Fe2+生成螫合物，在金属表面形成稳定的保护膜，抑制锈蚀的形成与分层，从而实现抗腐蚀的效果；
4、产品添加硅烷偶联剂，可以提高环氧树脂和填料粒子之间的粘结力与此同时，还能与聚合物粒子间形成氢键或者化学键，有效地阻止了腐蚀因素的迁移从而增强了涂层的耐腐蚀性；
5、产品对树脂和石墨烯进行了合理的配比，适量的石墨烯在涂层内有效分布，在很大程度上抑制了腐蚀介质中小分子和基材直接接触所导致的腐蚀，使得涂层具有最佳的综合性能；
6、工艺简单，工艺条件温和，原料及产品均无刺激性气味；且投资少，成本低，能耗低，易于推广和产业化
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
实施例1
一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料，包括以下重量组分的原料:环氧树脂30份、活性稀释剂15份、石墨烯0.15份、助剂5份、氧化铁红20份、云母粉10份、气相二氧化硅0.4份、重晶石4份、三聚磷酸盐6份、硅烷偶联剂0.5份、酚醛胺环氧树脂固化剂7份。
所述活性稀释剂为正丁基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、Cardolite NC-513和Cardolite Ultra LITE 513中的一种或多种。
所述三聚磷酸盐为三聚磷酸铝或三聚磷酸锌。
所述助剂包括比例为1:1:1的分散剂、流平剂和消泡剂，所述分散剂为BYK-P104、BYK191、BYK190或BYK180，所述消泡剂为BYK-A530、XP-405B、DF 7072、BYK 011或BYK 093中，所述流平剂为BYK-307、BYK 348、BYK 333或Glide 450。
所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和KH-570中的一种或几种。
一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按照上述重量份称取各原料；
(2)将称取的环氧树脂与活性稀释剂加入分散罐混合并高速搅拌分散一段时间；
(3)向步骤(2)的分散罐中依次加入石墨烯和助剂后高速搅拌分散一段时间；
(4)向步骤(3)的分散罐中加入云母粉、氧化铁红、三聚磷酸盐、重晶石与气相二氧化硅、硅烷偶联剂、酚醛胺环氧树脂固化剂并高速搅拌分散一段时间；
(5)将步骤(4)所得半成品转入砂磨系统分散至涂料细度40μm，即可出料得到涂料成品。
所述步骤(2)的搅拌速率为800r/min，时间为10min。
所述步骤(3)的搅拌速率为1100r/min，时间为20min。
所述步骤(4)的搅拌速率为1000r/min，时间为10min。
实施例2
一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料，包括以下重量组分的原料:环氧树脂35份、活性稀释剂17份、石墨烯0.17份、助剂8份、氧化铁红23份、云母粉13份、气相二氧化硅0.6、重晶石5份、三聚磷酸盐8份、硅烷偶联剂1份、酚醛胺环氧树脂固化剂11份。
所述活性稀释剂为正丁基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、Cardolite NC-513和Cardolite Ultra LITE 513中的一种或多种。
所述三聚磷酸盐为三聚磷酸铝或三聚磷酸锌。
所述助剂包括比例为1:1:1的分散剂、流平剂和消泡剂，所述分散剂为BYK-P104、BYK191、BYK190或BYK180，所述消泡剂为BYK-A530、XP-405B、DF 7072、BYK 011或BYK 093中，所述流平剂为BYK-307、BYK 348、BYK 333或Glide 450。
所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和KH-570中的一种或几种。
一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按照上述重量份称取各原料；
(2)将称取的环氧树脂与活性稀释剂加入分散罐混合并高速搅拌分散一段时间；
(3)向步骤(2)的分散罐中依次加入石墨烯和助剂后高速搅拌分散一段时间；
(4)向步骤(3)的分散罐中加入云母粉、氧化铁红、三聚磷酸盐、重晶石与气相二氧化硅、硅烷偶联剂、酚醛胺环氧树脂固化剂并高速搅拌分散一段时间；
(5)将步骤(4)所得半成品转入砂磨系统分散至涂料细度50μm，即可出料得到涂料成品。
所述步骤(2)的搅拌速率为900r/min，时间为13min。
所述步骤(3)的搅拌速率为1200r/min，时间为25min。
所述步骤(4)的搅拌速率为1100r/min，时间为13min。
实施例3
一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料，包括以下重量组分的原料:环氧树脂40份、活性稀释剂20份、石墨烯0.2份、助剂10份、氧化铁红25份、云母粉15份、气相二氧化硅0.8份、重晶石6份、三聚磷酸盐10份、硅烷偶联剂1.5份、酚醛胺环氧树脂固化剂15份。
优选的，所述活性稀释剂为正丁基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、CardoliteNC-513和Cardolite Ultra LITE 513中的一种或多种。
优选的，所述三聚磷酸盐为三聚磷酸铝或三聚磷酸锌。
优选的，所述助剂包括比例为1:1:1的分散剂、流平剂和消泡剂，所述分散剂为BYK-P104、BYK191、BYK190或BYK180，所述消泡剂为BYK-A530、XP-405B、DF 7072、BYK 011或BYK 093中，所述流平剂为BYK-307、BYK 348、BYK 333或Glide 450。
优选的，所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和KH-570中的一种或几种。
一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按照上述重量份称取各原料；
(2)将称取的环氧树脂与活性稀释剂加入分散罐混合并高速搅拌分散一段时间；
(3)向步骤(2)的分散罐中依次加入石墨烯和助剂后高速搅拌分散一段时间；
(4)向步骤(3)的分散罐中加入云母粉、氧化铁红、三聚磷酸盐、重晶石与气相二氧化硅、硅烷偶联剂、酚醛胺环氧树脂固化剂并高速搅拌分散一段时间；
(5)将步骤(4)所得半成品转入砂磨系统分散至涂料细度60μm，即可出料得到涂料成品。
所述步骤(2)的搅拌速率为1000r/min，时间为15min。
所述步骤(3)的搅拌速率为1300r/min，时间为30min。
所述步骤(4)的搅拌速率为1200r/min，时间为15min。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料，其特征在于：包括以下重量组分的原料:环氧树脂30-40份、活性稀释剂15-20份、石墨烯0.15-0.2份、助剂5-10份、氧化铁红20-25份、云母粉10-15份、气相二氧化硅0.4-0.8份、重晶石4-6份、三聚磷酸盐6-10份、硅烷偶联剂0.5-1.5份、酚醛胺环氧树脂固化剂7-15份。
2.根据权利要求1所述的一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料，其特征在于：所述活性稀释剂为正丁基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、Cardolite NC-513和Cardolite Ultra LITE513中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料，其特征在于：所述三聚磷酸盐为三聚磷酸铝或三聚磷酸锌。
4.根据权利要求1所述的一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料及其制备方法，其特征在于：所述助剂包括比例为1:1:1的分散剂、流平剂和消泡剂，所述分散剂为BYK-P104、BYK191、BYK190或BYK180，所述消泡剂为BYK-A530、XP-405B、DF 7072、BYK 011或BYK 093，所述流平剂为BYK-307、BYK 348、BYK 333或Glide 450。
5.根据权利要求1所述的一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560和KH-570中的一种或几种。
6.一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
(1)按照上述重量份称取各原料；
(2)将称取的环氧树脂与活性稀释剂加入分散罐混合并高速搅拌分散一段时间；
(3)向步骤(2)的分散罐中依次加入石墨烯和助剂后高速搅拌分散一段时间；
(4)向步骤(3)的分散罐中加入云母粉、氧化铁红、三聚磷酸盐、重晶石与气相二氧化硅、硅烷偶联剂、酚醛胺环氧树脂固化剂并高速搅拌分散一段时间；
(5)将步骤(4)所得半成品转入砂磨系统分散至涂料细度40-60μm，即可出料得到涂料成品。
7.根据权利要求6所述的一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)的搅拌速率为800-1000r/min，时间为10-15min。
8.根据权利要求6所述的一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的搅拌速率为1100-1300r/min，时间为20-30min。
9.根据权利要求6所述的一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)的搅拌速率为1000-1200r/min，时间为10-15min。
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