CN110358409A - 一种水性石墨烯环氧富锌底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业底漆，具体的说是一种水性石墨烯环氧富锌底漆及其制备方法，石墨烯环氧富锌底漆包括多官能度聚酰胺类固化剂、丙二醇甲醚、醇酯十二、气硅、多聚硅酸镁铝、锌粉、水性环氧树脂乳液、有机硅消泡剂、硅氧烷基材润湿剂、改性聚脲防沉触变剂、石墨烯浆料、去离子水；本发明的制备工艺简单，容易操作，生产成本低；产品储存稳定性好，附着力良好，且具有优异的耐盐雾性能，具备长效防腐性能，机械性能强、光泽度高、丰满度高，适合用于重防腐领域能。

Description

一种水性石墨烯环氧富锌底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种工业底漆，具体的说是一种水性石墨烯环氧富锌底漆及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，涂料应用范围不断扩大，人们环保意识的增强和环保法规的日趋严格，对涂料的要求越来越高；世界可持续发展的环保法规不断加强，促使涂料工业向环境友好的方向发展这一趋势是不会改变的；传统的溶剂型涂料易燃易爆，在高危高温环境下进行施工作业危险系数高，安全隐患大，导致无法连续作业，施工难度大。

传统的防腐涂料，尤其是重防腐涂料多为溶剂型涂料，常见的有环氧防腐涂料、丙烯酸防腐涂料、氯化橡胶防腐涂料、聚氨酯防腐涂料等，其中均含有大量的有机溶剂，这些溶剂会在生产和施工过程中释放出来，对施工人员健康有害或污染环境。

国外自70年代初就已经开展无溶剂涂料、粉末涂料、光固化涂料、水性涂料等环境友好型防腐涂料的研制，其中以水性涂料因施工安全方便、对身体健康危害小、对环境极低污染，得到较多研究，但因技术难度大，长期未取得很大的发展；80年代以来，世界各国环境保护法规对涂料中挥发性有机溶剂(VOCs)含量的限制日益严格，引起水性涂料的研究热点；尽管这样，在重防腐领域仍旧是溶剂涂料和无溶剂涂料的天下，水性涂料的耐盐雾性能、机械性能、光泽和丰满度、长效防腐性能还无法和这两种涂料相媲美，急需发展一种水性长效防腐涂料用于重防腐领域；

石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，同时石墨烯大的比表面积、优异的阻隔性能、良好的化学稳定性可以使石墨烯形成阻隔机制和在富锌底漆中形成良好的导电回路，实现长期阴极保护，具有制备高性能水性石墨烯环氧富锌底漆的先天条件。富锌底漆包括无机富锌底漆和环氧富锌底漆，要使富锌底漆漆膜发挥阴极保护作用，其干膜中必须含有大量的锌粉粒子，这些锌粉粒子还必须相互接触并和基材保持良好的接触才能形成良好的回路，经研究锌粉在干膜中的含量必须≥80％，同时还要保证锌盐沉积物没有阻挡导电通路，才能确保阴极保护的进行；引进石墨烯在环氧富锌底漆，由于石墨烯超乎寻常的导电性，锌粉的含量可以大大降低，锌粉和石墨烯共同形成导电回路，同时石墨烯的引进使锌盐沉积物均匀出现，不会阻隔电子通路，实现导电通路始终畅通，从而达到长效防腐的目的。

目前，在生产水性石墨烯底漆的工艺中，其工艺复杂，生产成本高，并且水性石墨烯底漆的耐盐雾性能差、机械性能弱、光泽度低、丰满度低、长效防腐性差等问题。

发明内容

本发明为解决在生产水性石墨烯环氧富锌底漆的过程中，其工艺复杂，生产成本高，并且解决水性石墨烯环氧富锌底漆的耐盐雾性能差、机械性能弱、光泽度低、丰满度低、长效防腐性差等问题，提供一种水性石墨烯环氧富锌底漆及制备方法。

本发明提供的是一种水性石墨烯环氧富锌底漆，所述的石墨烯环氧富锌底漆包括组分A、组分B；

所述组分A包括：多官能度聚酰胺类固化剂、丙二醇甲醚、醇酯十二、气硅、多聚硅酸镁铝、锌粉；所述组分B包括：水性环氧树脂乳液、有机硅消泡剂、硅氧烷基材润湿剂、改性聚脲防沉触变剂、石墨烯浆料、去离子水。

进一步，按重量份数计，该石墨烯环氧富锌底漆原料中的组分A包括：多官能度聚酰胺类固化剂5-10份、丙二醇甲醚5-10份、醇酯十二1-3份、气硅1-3份、多聚硅酸镁铝1-3份、锌粉70-80份；组分B包括：水性环氧树脂乳液50-60份、有机硅消泡剂0.1-1.0份、硅氧烷基材润湿剂0.1-1.0份、改性聚脲防沉触变剂0.1-1.0份、石墨烯浆料25-35份、去离子水1-10份。

所述多官能度聚酰胺类固化剂为聚酰胺类水性环氧固化剂。在本发明中使用多官能度聚酰胺类固化剂和水性环氧树脂乳液作为成膜物质，两者经过物理干燥和化学交联连同锌粉和石墨烯形成致密连续的涂膜，这种涂膜具有良好的导电回路，始终保持产品具有阴极保护作用，使被涂物件免受腐蚀，达到长效防腐的目的。

所述石墨烯浆料中石墨烯含量为2.0％。在本发明中通过加入石墨烯从而减少金属锌的使用量，不但提高了附着力，而且还降低了生产成本，同时石墨烯还提高了涂膜的导电性，防止了锌盐沉积阻隔导电回路，使阴极保护保持长期稳定进行，从而提高产品的耐盐雾性能，能够使水性石墨烯环氧富锌涂料应用到重防腐领域。

所述的有机硅消泡剂为复合聚醚改性梳状有机硅乳液，本发明所用复合聚醚改性梳状有机硅乳液经过反复试验验证选用的结果，具有使用安全性，可以在生产过程中的任何阶段加入，使用方便、便于操作。

硅氧烷基材润湿剂为聚醚改性硅氧烷溶液，所用基材润湿剂是经过反复试验验证选用的结果，具有使用安全性，可以在生产过程中的任何阶段加入，使用方便、便于操作。

所述去离子水导电率小于10μs/cm，导电率低，使产品具有更好的存储稳定性能。

气硅为气相纳米二氧化硅。在本发明中利用水合硅酸镁铝和气相二氧化硅的化学特性和物理特性，通过调整它们之间的比例，始终保持良好的储存稳定性，长期不沉淀、不结块，从而实现良好的防沉效果。

本发明还提供一种水性石墨烯环氧富锌底漆的制备方法，步骤如下：

步骤一、按重量份数计，在反应罐内加入多官能度聚酰胺类固化剂，首先将转速调节至800转/分钟进行搅拌，搅拌同时依次加入丙二醇甲醚，醇酯十二，搅拌5分钟，其次将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入气硅，多聚硅酸镁铝，再次将转速调节至800转/分钟，搅拌10分钟，接着将转速调节至350转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入锌粉，随后将转速调节至800转/分钟，搅拌10分钟，过滤，去掉滤渣，得到混合物A，备用；

步骤二、按重量份数计，在一新的反应罐内加入水性环氧树脂乳液，首先将转速调节至800转/分钟进行搅拌，搅拌同时依次加有机硅消泡剂、硅氧烷基材润湿剂、改性聚脲防沉触变剂，搅拌10分钟，其次将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入石墨烯浆料，再次将转速调节至500转/分钟，搅拌5分钟，最后将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入去离子水，搅拌10分钟，过滤，得到混合物B的制备，备用；

步骤三、按重量份数比取100份混合物A、60份混合物B，混合均匀，制得产品。

本发明制备的产品，采将混合物A、混合物B单独存放，组合销售，在使用前将混合物A、混合物B按比例混合均匀，制得产品。

进一步，本发明中将混合物A、混合物B单独存放，可以增加底漆的稳定性。

进一步，本发明中，锌粉为纯度为99％。

本发明的有益效果为：

在本发明中使用多官能度聚酰胺类固化剂和水性环氧树脂乳液作为成膜物质，两者经过物理干燥和化学交联连同锌粉和石墨烯形成致密连续的涂膜，这种涂膜具有良好的导电回路，始终保持产品具有阴极保护作用，使被涂物件免受腐蚀，达到长效防腐的目的。同时本发明中利用水合硅酸镁铝和气相二氧化硅的化学特性和物理特性，通过调整它们之间的比例，始终保持良好的储存稳定性，长期不沉淀、不结块，从而实现良好的防沉效果。

在本发明中通过加入石墨烯从而减少金属锌的使用量，不但提高了附着力，而且还降低了生产成本，同时石墨烯还提高了涂膜的导电性，防止了锌盐沉积阻隔导电回路，使阴极保护保持长期稳定进行，从而提高产品的耐盐雾性能，能够使水性石墨烯环氧富锌涂料应用到重防腐领域。

本发明的制备工艺简单，容易操作，生产成本低；产品储存稳定性好，附着力良好，且具有优异的耐盐雾性能，具备长效防腐性能，机械性能强、光泽度高、丰满度高，适合用于重防腐领域能。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。

本发明中所用原材料均为市售产品。

一种水性石墨烯环氧富锌底漆，包括组分A、组分B，所述组分A包括：多官能度聚酰胺类固化剂、丙二醇甲醚、醇酯十二、气硅、多聚硅酸镁铝、锌粉；所述组分B包括：水性环氧树脂乳液、有机硅消泡剂、硅氧烷基材润湿剂、改性聚脲防沉触变剂、石墨烯浆料、去离子水。

进一步，按重量份数计，该石墨烯环氧富锌底漆原料中的组分A包括：多官能度聚酰胺类固化剂5-10份、丙二醇甲醚5-10份、醇酯十二1-3份、气硅1-3份、多聚硅酸镁铝1-3份、锌粉70-80份；组分B包括：水性环氧树脂乳液50-60份、有机硅消泡剂0.1-1.0份、硅氧烷基材润湿剂0.1-1.0份、改性聚脲防沉触变剂0.1-1.0份、石墨烯浆料25-35份、去离子水1-10份。

实施例1

本发明提供的是一种水性石墨烯环氧富锌底漆，原料包括组分A、组分B；组分A包括聚酰胺类水性环氧固化剂、丙二醇甲醚、醇酯十二、气相纳米二氧化硅、多聚硅酸镁铝、锌粉，组分B水性环氧树脂乳液、复合聚醚改性梳状有机硅乳液、聚醚改性硅氧烷溶液、改性聚脲防沉触变剂、石墨烯浆料、去离子水。

所述水性石墨烯环氧富锌底漆的制备方法为：

步骤一、按重量份数计，在反应罐内加入聚酰胺类水性环氧固化剂5份，首先将转速调节至800转/分钟进行搅拌，搅拌同时依次加入丙二醇甲醚5份，醇酯十二1份，搅拌5分钟，其次将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入气相纳米二氧化硅1份，多聚硅酸镁铝1份，再次将转速调节至800转/分钟，搅拌10分钟，接着将转速调节至350转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入锌粉70份，随后将转速调节至800转/分钟，搅拌10分钟，过滤，去掉滤渣，得到混合物A，备用；

步骤二、按重量份数计，在一新的反应罐内加入水性环氧树脂乳液50份，首先将转速调节至800转/分钟进行搅拌，搅拌同时依次加复合聚醚改性梳状有机硅乳液0.1份、聚醚改性硅氧烷溶液0.1份、改性聚脲防沉触变剂0.1份，搅拌10分钟，其次将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入石墨烯浆料25份，再次将转速调节至500转/分钟，搅拌5分钟，最后将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入去离子水1份，搅拌10分钟，过滤，得到混合物B的制备，备用；

步骤三、混合物A、混合物B单独存放，在使用前，按重量份数比取100份混合物A、60份混合物B，混合均匀，制得产品。

实施例2

本发明提供的是一种水性石墨烯环氧富锌底漆，原料包括组分A、组分B；组分A包括聚酰胺类水性环氧固化剂、丙二醇甲醚、醇酯十二、气相纳米二氧化硅、多聚硅酸镁铝、锌粉，组分B水性环氧树脂乳液、复合聚醚改性梳状有机硅乳液、聚醚改性硅氧烷溶液、改性聚脲防沉触变剂、石墨烯浆料、去离子水。

本发明还提供一种水性石墨烯环氧富锌底漆的制备方法，步骤如下：

步骤一、按重量份数计，在反应罐内加入聚酰胺类水性环氧固化剂8份，首先将转速调节至800转/分钟进行搅拌，搅拌同时依次加入丙二醇甲醚8份，醇酯十二2份，搅拌5分钟，其次将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入气相纳米二氧化硅2份，多聚硅酸镁铝2份，再次将转速调节至800转/分钟，搅拌10分钟，接着将转速调节至350转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入锌粉75份，随后将转速调节至800转/分钟，搅拌10分钟，过滤，去掉滤渣，得到混合物A，备用；

步骤二、按重量份数计，在一新的反应罐内加入水性环氧树脂乳液55份，首先将转速调节至800转/分钟进行搅拌，搅拌同时依次加复合聚醚改性梳状有机硅乳液0.5份、聚醚改性硅氧烷溶液0.5份、改性聚脲防沉触变剂0.5份，搅拌10分钟，其次将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入石墨烯浆料30份，再次将转速调节至500转/分钟，搅拌5分钟，最后将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入去离子水5份，搅拌10分钟，过滤，得到混合物B的制备，备用；

步骤三、混合物A、混合物B单独存放，在使用前，按重量份数比取100份混合物A、60份混合物B，混合均匀，制得产品。

实施例3

本发明提供的是一种水性石墨烯环氧富锌底漆，原料包括组分A、组分B；组分A包括聚酰胺类水性环氧固化剂、丙二醇甲醚、醇酯十二、气相纳米二氧化硅、多聚硅酸镁铝、锌粉，组分B水性环氧树脂乳液、复合聚醚改性梳状有机硅乳液、聚醚改性硅氧烷溶液、改性聚脲防沉触变剂、石墨烯浆料、去离子水。

本发明还提供一种水性石墨烯环氧富锌底漆的制备方法，步骤如下：

步骤一、按重量份数计，在反应罐内加入聚酰胺类水性环氧固化剂10份，首先将转速调节至800转/分钟进行搅拌，搅拌同时依次加入丙二醇甲醚10份，醇酯十二3份，搅拌5分钟，其次将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入气相纳米二氧化硅3份，多聚硅酸镁铝3份，再次将转速调节至800转/分钟，搅拌10分钟，接着将转速调节至350转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入锌粉80份，随后将转速调节至800转/分钟，搅拌10分钟，过滤，去掉滤渣，得到混合物A，备用；

步骤二、按重量份数计，在一新的反应罐内加入水性环氧树脂乳液60份，首先将转速调节至800转/分钟进行搅拌，搅拌同时依次加复合聚醚改性梳状有机硅乳液1.0份、聚醚改性硅氧烷溶液1.0份、改性聚脲防沉触变剂1.0份，搅拌10分钟，其次将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入石墨烯浆料35份，再次将转速调节至500转/分钟，搅拌5分钟，最后将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入去离子水10份，搅拌10分钟，过滤，得到混合物B的制备，备用；

步骤三、混合物A、混合物B单独存放，在使用前，按重量份数比取100份混合物A、60份混合物B，混合均匀，制得产品。

表1：对产品进行性能指标测试：

性能指标	测试结果	测试标准
			溶剂含量	≤10％	ISO 11890—2
贮存稳定性(5-30℃)6个月	无异常变化	GB 6753.3-86
			漆膜颜色及外观	漆膜平整光滑	GB-T 9761-2008
干燥时间	表干≤1h；实干≤24h	GB1728-1979
			附着力(1㎜)	≤0级	GB 9286-98
铅笔硬度	≥H	GB/T6739-2006
			耐冲击性	≥50cm	GB/T1732-1993
不挥发分中金属锌含量(％)	＞70％	HG/T3668-2009
			耐盐雾性(干膜厚度80±5μm)	＞4000h	GB/T1771-1991

由上表1可以看出，本发明的产品其储存稳定性好，附着力强，耐冲击性好，不挥发分中金属锌含量高，耐盐雾性能异常优异。

在本发明中使用多官能度聚酰胺类固化剂和水性环氧树脂乳液作为成膜物质，两者经过物理干燥和化学交联连同锌粉和石墨烯形成致密连续的涂膜，这种涂膜具有良好的导电回路，始终保持产品具有阴极保护作用，使被涂物件免受腐蚀，达到长效防腐的目的。同时本发明中利用水合硅酸镁铝和气相二氧化硅的化学特性和物理特性，通过调整它们之间的比例，始终保持良好的储存稳定性，长期不沉淀、不结块，从而实现良好的防沉效果。

在本发明中通过加入石墨烯从而减少金属锌的使用量，不但提高了附着力，而且还降低了生产成本，同时石墨烯还提高了涂膜的导电性，防止了锌盐沉积阻隔导电回路，使阴极保护保持长期稳定进行，从而提高产品的耐盐雾性能，能够使水性石墨烯环氧富锌涂料应用到重防腐领域。

Claims (10)

1.一种水性石墨烯环氧富锌底漆，其特征在于，所述的石墨烯环氧富锌底漆包括组分A、组分B；

所述组分A包括：多官能度聚酰胺类固化剂、丙二醇甲醚、醇酯十二、气硅、多聚硅酸镁铝、锌粉；

所述组分B包括：水性环氧树脂乳液、有机硅消泡剂、硅氧烷基材润湿剂、改性聚脲防沉触变剂、石墨烯浆料、去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯环氧富锌底漆，其特征在于：按重量份数计，该石墨烯环氧富锌底漆原料中的组分A包括：多官能度聚酰胺类固化剂5-10份、丙二醇甲醚5-10份、醇酯十二1-3份、气硅1-3份、多聚硅酸镁铝1-3份、锌粉70-80份；

组分B包括：水性环氧树脂乳液50-60份、有机硅消泡剂0.1-1.0份、硅氧烷基材润湿剂0.1-1.0份、改性聚脲防沉触变剂0.1-1.0份、石墨烯浆料25-35份、去离子水1-10份。

3.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯环氧富锌底漆，其特征在于：多官能度聚酰胺类固化剂为聚酰胺类水性环氧固化剂。

4.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯环氧富锌底漆，其特征在于：所述石墨烯浆料中石墨烯含量为2.0％。

5.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯环氧富锌底漆，其特征在于：所述的有机硅消泡剂为复合聚醚改性梳状有机硅乳液。

6.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯环氧富锌底漆，其特征在于：硅氧烷基材润湿剂为聚醚改性硅氧烷溶液。

7.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯环氧富锌底漆，其特征在于：所述去离子水导电率小于10μs/cm。

8.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯环氧富锌底漆，其特征在于：所述气硅为气相纳米二氧化硅。

9.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯环氧富锌底漆的制备方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一、混合物A的制备，备用；

步骤二、混合物B的制备，备用；

步骤三、按重量份数比取100份的混合物A、60份的混合物B，混合均匀，制得产品。

10.根据权利要求9所述的一种水性石墨烯环氧富锌底漆的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、按重量份数计，在反应罐内加入多官能度聚酰胺类固化剂，首先将转速调节至800转/分钟进行搅拌，搅拌同时依次加入丙二醇甲醚、醇酯十二，搅拌5分钟，其次将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入气硅、多聚硅酸镁铝，再次将转速调节至800转/分钟，搅拌10分钟，接着将转速调节至350转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入锌粉，随后将转速调节至800转/分钟，搅拌10分钟，过滤，去掉滤渣，得到混合物A，备用；

步骤二、按重量份数计，在一新的反应罐内加入水性环氧树脂乳液，首先将转速调节至800转/分钟进行搅拌，搅拌同时依次加有机硅消泡剂、硅氧烷基材润湿剂、改性聚脲防沉触变剂，搅拌10分钟，其次将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入石墨烯浆料，再次将转速调节至500转/分钟，搅拌5分钟，最后将转速调节至300转/分钟进行搅拌，搅拌同时加入去离子水，搅拌10分钟，过滤，得到混合物B的制备，备用；

步骤三、按重量份数比取100份混合物A、60份混合物B，混合均匀，制得产品。