CN112280433A - 一种防腐涂料及其制备方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种防腐涂料及其制备方法和使用方法，属于涂料技术领域。防腐涂料包括第一组分和第二组分。第一组分包括0.4～8wt％三维石墨烯粉体、10～40wt％环氧树脂和余下的第一有机溶剂。第二组分包括2～5wt％活性稀释剂、30～40wt％固化剂和余下的第二有机溶剂。三维石墨烯粉体能够在环氧树脂中均匀分散，交错堆垛，在涂层中可形成“迷宫式”屏蔽结构，从而有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散，提高涂层的物理阻隔性。同时，石墨烯可以填充到涂层的缺陷当中，减少涂层孔隙率，增强涂层致密性，进一步延缓或阻止腐蚀因子浸入到基体表面。

Description

一种防腐涂料及其制备方法和使用方法
技术领域
本申请涉及涂料技术领域，具体而言，涉及一种防腐涂料及其制备方法和使用方法。
背景技术
金属腐蚀存在于各个领域，它是指金属与腐蚀性介质(水、氧气、氯离子)在金属表面发生化学或电化学反应，使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。
金属防护最有效的措施是涂层保护，而涂料是一个复杂的配套体系，各组分间协同发挥防护作用。
环氧富锌涂料是一种优异的防腐涂料，广泛用于各种重防腐领域，其最重要的原理之一是利用牺牲阳极保护阴极法，锌的电位比铁低，因此锌原子容易失去电子变成阳极，铁则为阴极。在阳极区锌由于失去电子而被腐蚀掉，在阴极区钢铁表面得不到电子，从而得到保护。但欲使涂层发挥牺牲阳极的作用，要求整个涂层必须有良好的导电性，使整个富锌涂层与钢铁基材体系形成电化学回路，才能起到电化学保护作用。而伴随着腐蚀的发生，涂层中的锌粉被氧化生成各种锌盐，导电性下降，使得涂层内部导电通道受阻，有可能造成锌粉失去原有的阴极保护作用，造成资源浪费。
常规的石墨烯粉生产过程中会使用强酸、强氧化剂去腐蚀石墨，然后经过一系列的氧化还原过程制备出石墨烯粉，此生产制备过程不仅会产生大量的危险化学废弃物，还会破坏石墨烯的结构，导致它的结晶度下降，导电性下降，性能上会有所衰减。
发明内容
本申请提供了一种防腐涂料及其制备方法和使用方法，其能够提供一种防腐蚀性能优异的涂料。
本申请的实施例是这样实现的：
在第一方面，本申请示例提供了一种防腐涂料，其包括第一组分和第二组分。
第一组分包括0.4～8wt％三维石墨烯粉体、10～40wt％环氧树脂和余下的第一有机溶剂。
第二组分包括2～5wt％活性稀释剂、30～40wt％固化剂和余下的第二有机溶剂。
在上述技术方案中，本申请的防腐涂料中的三维石墨烯粉体能够在环氧树脂中均匀分散，交错堆垛，在涂层中可形成“迷宫式”屏蔽结构，从而有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散，提高涂层的物理阻隔性。同时，石墨烯可以填充到涂层的缺陷当中，减少涂层孔隙率，增强涂层致密性，进一步延缓或阻止腐蚀因子浸入到基体表面。
并且，三维石墨烯粉体可以与环氧树脂形成良好的结合界面，将涂层分割成许多小区间，从而有效地降低涂层内部应力，消耗断裂能量，进而提高涂层的柔韧性、抗冲击性。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述三维石墨烯粉体通过热化学气相沉积法在纳米石墨颗粒表面垂直生长石墨烯片制得。
可选地，石墨烯片的边缘厚度为1～3个原子层。
在上述示例中，本申请的三维石墨烯粉体具有良好的导电性，其垂直于纳米石墨颗粒表面的片层结构亦能够保证涂层间有较好的电化学接触，形成导电网络，可以使涂层得到更佳的电化学保护性能。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述第一组分还包括20～45wt％锌单质。
可选地，第一组分包括0.4～3wt％三维石墨烯粉体、10～20wt％环氧树脂和余下的第一有机溶剂。
在上述示例中，三维石墨烯粉体相较于常规的片状石墨烯具有较高的洁净度和良好的导电性，能够促进防腐涂料的防腐长效性，最大程度的利用了锌的阳极保护效果，极大的增强了防腐涂料的防腐效果。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述第一组分还包括20～50wt％填料和0.1～3wt％防沉剂。
可选地，填料包括沉淀硫酸钡、长石粉、锌铁粉、铁钛粉、钛白粉、碳酸钙、高岭土、蒙脱土、滑石粉、硫酸钡、云母粉、三聚磷酸铝、磷酸锌、改性正磷酸锌和超细方解石粉中的任意一种或多种。
可选地，防沉剂包括防沉剂3300、有机膨润土、有机黏土、有机陶土、气相二氧化硅、聚乙烯蜡、纤维素醚、锂镁蒙脱土和聚酰胺蜡浆中的任意一种或多种。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述环氧树脂包括固含量为75％的双酚A环氧树脂。
可选地，环氧树脂的环氧值为0.2和/或0.4。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述活性稀释剂包括烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚和乙二醇丁醚中的任意一种或多种。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述固化剂包括脂肪族胺类固化剂和/或聚酰胺类固化剂。
在第二方面，本申请示例提供了一种上述的防腐涂料的制备方法，其包括第一组分的制备方法和第二组分的制备方法。
第一组分的制备方法包括：将三维石墨烯浆料和环氧树脂混合制得第一组分。
其中，三维石墨烯浆料通过以下方法制得：将三维石墨烯粉体与第一有机溶剂混合。
第二组分的制备方法包括：将第二有机溶剂、活性稀释剂和固化剂混合制得第二组分。
可选地，三维石墨烯粉体的粒径为100～500nm。
在上述技术方案中，上述防腐涂料的制备方法简便，制得的防腐涂料稳定。
结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，上述第一组分还包括20～45wt％锌单质，第一组分的制备方法包括：将三维石墨烯浆料、环氧树脂、粉末状的锌单质和第一有机溶剂混合制得第一组分。
可选地，粉末状的锌单质的粒径≤23μm。
在第三方面，本申请示例提供了一种上述的防腐涂料的使用方法，将第一组分和第二组分混合制得防腐涂料，将防腐涂料涂覆于物体表面，养护。
可选地，防腐涂料中第一组分和第二组分的质量比为5～15:1。
在上述技术方案中，本申请的防腐涂料是在使用前再将第一组分和第二组分混合涂覆的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例的三维石墨烯粉体的低倍SEM图；
图2为本申请实施例的三维石墨烯粉体的高倍SEM图；
图3为本申请实施例的三维石墨烯粉体的TEM图；
图4为采用本申请实施例的防腐涂料形成的SEM图；
图5为采用本申请实施例的防腐涂料形成的涂层示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本申请实施例的一种防腐涂料及其制备方法和使用方法进行具体说明：
本申请提供一种防腐涂料，其包括第一组分和第二组分。
第一组分包括0.4～8wt％三维石墨烯粉体、10～40wt％环氧树脂和余下的第一有机溶剂。
本申请的防腐涂料中的三维石墨烯粉体能够在环氧树脂中均匀分散，交错堆垛，在涂层中可形成“迷宫式”屏蔽结构，从而有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散，提高涂层的物理阻隔性。同时，由于其小尺寸效应，石墨烯可以填充到涂层的缺陷当中，减少涂层孔隙率，增强涂层致密性，进一步延缓或阻止腐蚀因子浸入到基体表面。
并且，三维石墨烯粉体可以与环氧树脂形成良好的结合界面，将涂层分割成许多小区间，从而有效地降低涂层内部应力，消耗断裂能量，进而提高涂层的柔韧性、抗冲击性。
本申请的三维石墨烯粉体通过以下方法制得：
以纳米石墨颗粒作为生长基底，在惰性气氛中以1～10℃/min的升温速率升温至900～1500℃，通入氢气和甲烷的混合气氛，甲烷浓度为10～50％，保温1～4h，冷却至室温，制得三维石墨烯粉体。
可选地，制得的三维石墨烯粉体的粒径为100～500nm。
可选地，石墨烯片的边缘厚度为1～3个原子层。
本申请制备三维石墨烯粉体的方法简便，无污染，可大规模生产。同时，本申请的三维石墨烯粉体表面均为薄层石墨烯片，其具有良好的疏水性。并且，在三维石墨烯粉体中石墨烯片彼此连接固定，形成球状颗粒结构，与常规片状石墨烯片相比不易团聚堆叠，使其能够在环氧树脂中均匀稳定分散。
请参阅图1～3，三维石墨烯粉体边缘的石墨烯层能够与涂覆涂料的基材表面交叉相互结合，呈现出各向异性，具有优异的界面结合。而常规的片状石墨烯会在涂层和基材之间平行排列，呈现出各向同性，不能与基材较好的嵌合。
环氧树脂包括固含量为75％的双酚A环氧树脂。
可选地，环氧树脂的环氧值为0.2和/或0.4。
在本申请的一种实施方式中，环氧树脂可以是环氧值为0.2的双酚A环氧树脂。在本申请的其他一些实施方式中，环氧树脂可以是环氧值为0.4的双酚A环氧树脂，或可以是环氧值为0.2的双酚A环氧树脂和环氧值为0.4的双酚A环氧树脂的混合物。
第一有机溶剂包括苯类溶剂、烷类溶剂、醇类溶剂的任意一种或多种。
例如，第一有机溶剂包括丙酮、甲基异丁基甲酮、乙醇、异丙醇、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯、正丁醇、碳酸丙烯酯和醋酸丁酯中的任意一种或多种。
在本申请的一种实施方式中，第一有机溶剂可以是丙酮。在本申请的其他一些实施方式中，第一有机溶剂可以是单独的甲基异丁基甲酮、乙醇、异丙醇、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯、正丁醇、碳酸丙烯酯或醋酸丁酯，或可以是丙酮、丁酮的混合物，或可以是乙醇、异丙醇的混合物，或可以是甲苯、二甲苯的混合物，或可以是碳酸丙烯酯、醋酸丁酯的混合物。
第一组分还包括20～45wt％锌单质。
防腐蚀还有一种重要的方法是牺牲阳极保护阴极法。锌的电位比铁低，因此锌原子容易失去电子变成阳极，铁则为阴极。在阳极区锌由于失去电子而被腐蚀掉，在阴极区钢铁表面得不到电子，从而得到保护。但欲使涂层发挥牺牲阳极的作用，要求整个涂层必须有良好的导电性，使整个富锌涂层与钢铁基材体系形成电化学回路，才能起到电化学保护作用。
然而，伴随着腐蚀的发生，涂层中的锌粉被氧化生成各种锌盐，导电性下降，使得涂层内部导电通道受阻，有可能造成锌粉失去原有的阴极保护作用，造成资源浪费。
本申请的防腐涂料的第一组分中的三维石墨烯粉体可在分散的锌粉粒子间形成导电通道，避免锌盐带来的影响，保证涂层的阴极保护作用的顺利发生，使得涂层中有限的锌粉充分发挥保护效果，提高了锌粉的利用率，节约了资源。并且，三维石墨烯粉体具有极强的疏水性，吸附于锌粉粒子表面，给漆膜带来疏水效应，避免漆膜中水汽的进入，有效的延长了漆膜的防腐效果，提高了涂料的防腐性能。
同时，根据机械连接理论，三维石墨烯表面可提供更多的锚定位点，能使涂层与基材表面更好的结合在一起，增强层间附着力，使得漆膜的耐腐蚀性能有所增强。
需要说明的是，当防腐涂料包括锌单质时，第一组分包括0.4～3wt％三维石墨烯粉体、10～20wt％环氧树脂和余下的第一有机溶剂。
第一组分还包括20～50wt％填料和0.1～3wt％防沉剂。
可选地，第一组分中三维石墨烯粉体、锌单质和填料的质量百分数和为60～85wt％。
可选地，填料包括沉淀硫酸钡、长石粉、锌铁粉、铁钛粉、钛白粉、碳酸钙、高岭土、蒙脱土、滑石粉、硫酸钡、云母粉、三聚磷酸铝、磷酸锌、改性正磷酸锌和超细方解石粉中的任意一种或多种。
在本申请的一种实施方式中，填料可以是沉淀硫酸钡。在本申请的其他一些实施方式中，填料可以是单独的长石粉、锌铁粉、铁钛粉、钛白粉、碳酸钙、高岭土、蒙脱土、滑石粉、硫酸钡、云母粉、三聚磷酸铝、磷酸锌、改性正磷酸锌或超细方解石粉，或可以是锌铁粉、铁钛粉的混合物，或可以是钛白粉、碳酸钙的混合物，或可以是高岭土、蒙脱土的混合物，或可以是云母粉、三聚磷酸铝和磷酸锌的混合物，或可以是磷酸锌、改性正磷酸锌和超细方解石粉的混合物。
可选地，防沉剂包括防沉剂3300、有机膨润土、有机黏土、有机陶土、气相二氧化硅、聚乙烯蜡、纤维素醚、锂镁蒙脱土和聚酰胺蜡浆中的任意一种或多种。
在本申请的一种实施方式中，防沉剂可以是锂镁蒙脱土。在本申请的其他一些实施方式中，防沉剂可以是单独的防沉剂3300、有机膨润土、有机黏土、有机陶土、气相二氧化硅、聚乙烯蜡、纤维素醚、锂镁蒙脱土或聚酰胺蜡浆，或可以是防沉剂3300、有机膨润土的混合物，或可以是有机黏土、有机陶土和气相二氧化硅的混合物，或可以是纤维素醚、锂镁蒙脱土的混合物，或可以是聚乙烯蜡、纤维素醚、锂镁蒙脱土和聚酰胺蜡浆的混合物。
可选地，第一组分由1～8wt％三维石墨烯粉体、10～40wt％环氧树脂、20～50wt％填料、0.1～3wt％防沉剂和余下的第一有机溶剂组成。
可选地，第一组分由3～6wt％三维石墨烯粉体、10～40wt％环氧树脂、20～50wt％填料、0.1～3wt％防沉剂和余下的第一有机溶剂组成。
可选地，第一组分由5～6wt％三维石墨烯粉体、10～40wt％环氧树脂、20～50wt％填料、0.1～3wt％防沉剂和余下的第一有机溶剂组成。
可选地，第一组分由0.4～3wt％三维石墨烯粉体、20～45wt％锌单质、10～20wt％环氧树脂、20～50wt％填料、0.1～3wt％防沉剂和余下的第一有机溶剂组成。
可选地，第一组分由1～2wt％三维石墨烯粉体、20～45wt％锌单质、10～20wt％环氧树脂、20～50wt％填料、0.1～3wt％防沉剂和余下的第一有机溶剂组成。
可选地，第一组分由41.2～1.5wt％三维石墨烯粉体、20～45wt％锌单质、10～20wt％环氧树脂、20～50wt％填料、0.1～3wt％防沉剂和余下的第一有机溶剂组成。
第二组分包括2～5wt％活性稀释剂、30～40wt％固化剂和余下的第二有机溶剂。
活性稀释剂能够促进固化。活性稀释剂包括烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚和乙二醇丁醚中的任意一种或多种。
在本申请的一种实施方式中，活性稀释剂可以是乙二醇丁醚。在本申请的其他一些实施方式中，活性稀释剂可以是单独的烯丙基缩水甘油醚或丁基缩水甘油醚，或可以是烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚的混合物，或可以是丁基缩水甘油醚、乙二醇丁醚的混合物，或可以是烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚和乙二醇丁醚的混合物。
固化剂包括脂肪族胺类固化剂和/或聚酰胺类固化剂。
在本申请的一种实施方式中，固化剂可以是聚酰胺类固化剂。在本申请的其他一些实施方式中，固化剂可以是单独的脂肪族胺类固化剂，或可以是脂肪族胺类固化剂、聚酰胺类固化剂的混合物。
第二有机溶剂包括苯类溶剂、烷类溶剂、醇类溶剂的任意一种或多种。
例如，第二有机溶剂包括丙酮、甲基异丁基甲酮、乙醇、异丙醇、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯、正丁醇、碳酸丙烯酯和醋酸丁酯中的任意一种或多种。
在本申请的一种实施方式中，第二有机溶剂可以是丙酮。在本申请的其他一些实施方式中，第二有机溶剂可以是单独的甲基异丁基甲酮、乙醇、异丙醇、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、二甲苯、正丁醇、碳酸丙烯酯或醋酸丁酯，或可以是丙酮、丁酮的混合物，或可以是乙醇、异丙醇的混合物，或可以是甲苯、二甲苯的混合物，或可以是碳酸丙烯酯和醋酸丁酯的混合物。
需要说明的是，第一有机溶剂和第二有机溶剂的选择可以相同或不同。
本申请还提供一种防腐涂料的制备方法，其包括第一组分的制备方法和第二组分的制备方法。
第一组分包括两种制备方法。
第一组分的第一种制备方法如下：
1、制备三维石墨烯浆料
先将三维石墨烯粉体和第一有机溶剂混合，并在砂磨机中研磨至少1h，制得三维石墨烯浆料；
可选地，砂磨机的转速为500～2000r/min。
2、制备第一组分
将环氧树脂、填料、防沉剂、第二有机溶剂和制得的三维石墨烯浆料混合，搅拌分散至少30min，然后在砂磨机中研磨至少20min，制得第一组分。
当第一组分包括锌单质时，不再需要第一步制作三维石墨烯浆料的步骤，并在第二步骤制备第一组分时，将环氧树脂、三维石墨烯粉体、粉末状的锌单质、填料和第二有机溶剂混合，搅拌分散至少30min，然后在砂磨机中研磨至少20min，制得第一组分。
可选地，粉末状的锌单质包括片状锌粉和/或球状锌粉。
可选地，粉末状的锌单质的粒径≤23μm。
在本申请的一种实施方式中，粉末状的锌单质可以是片状锌粉。在本申请的其他实施方式中，粉末状的锌单质可以是球状锌粉，或可以是片状锌粉、球状锌粉的混合物。
第一组分的第二种制备方法如下：
1、制备膏状物防沉剂
将防沉剂和第一有机溶剂混合，并用高速分散机分散5～30min，直至细度≤30μm，制得膏状物防沉剂；
可选地，高速分散机的转速为100～500r/min。
2、制备第一组分
将环氧树脂和制得的膏状物防沉剂混合，用高速分散机第一次分散5～10min后，再加入三维石墨烯粉体，用高速分散机第二次分散10～30min后，最后加入填料用高速分散机第三次分散5～30min，直至细度≤80μm，制得第一组分。
可选地，第一次分散时高速分散机的转速为100～300r/min；
可选地，第二次分散时高速分散机的转速为500～800r/min；
可选地，第二次分散时高速分散机的转速为800～1200r/min。
当第一组分还包括锌单质时，在第二步骤制备第一组分时，需要将第二次分散后，将粉末状的锌单质和填料同时加入，用高速分散机第三次分散5～30min，直至细度≤80μm，制得第一组分。
第二组分的制备方法包括：
将第二有机溶剂、活性稀释剂和固化剂混合，用高速分散机分散5～10min，制得第二组分。
可选地，高速分散机的转速为100～300r/min。
本申请还提供一种上述的防腐涂料的使用方法，将第一组分和第二组分混合制得防腐涂料，将防腐涂料涂覆于物体表面，养护，如图4和图5所示。
本申请的防腐涂料是在使用前再将第一组分和第二组分混合涂覆的。
可选地，防腐涂料中第一组分和第二组分的质量比为5～15:1。
可选地，养护时间为7～10天。
以下结合实施例对本申请的一种防腐涂料及其制备方法作进一步的详细描述。
实施例1
本申请实施例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备三维石墨烯浆料
将三维石墨烯粉体和二甲苯混合，并在砂磨机以转速为1000r/min研磨1h，制得三维石墨烯浆料；
(2)制备第一组分
将三维石墨烯浆料、75％E20环氧树脂、钛白粉、碳酸钙、改性正磷酸锌、聚酰胺蜡浆混合搅拌分散30min，然后在研磨机中研磨20min，制得第一组分；
其中，第一组分包括6wt％三维石墨烯粉体、25wt％75％E20环氧树脂、1wt％钛白粉、20wt％碳酸钙、5wt％改性正磷酸锌、0.5wt％聚酰胺蜡浆和42.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％丁基缩水甘油醚、35wt％脂肪族胺类固化剂和62wt％二甲苯。
实施例2
本申请实施例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备三维石墨烯浆料
将三维石墨烯粉体和二甲苯混合，并在砂磨机以转速为1000r/min研磨1h，制得三维石墨烯浆料；
(2)制备第一组分
将三维石墨烯浆料、75％E20环氧树脂、钛白粉、碳酸钙、改性正磷酸锌、聚酰胺蜡浆混合搅拌分散30min，然后在研磨机中研磨20min，制得第一组分；
其中，第一组分包括8wt％三维石墨烯粉体、25wt％75％E20环氧树脂、1wt％钛白粉、20wt％碳酸钙、5wt％改性正磷酸锌、0.5wt％聚酰胺蜡浆和40.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％丁基缩水甘油醚、35wt％脂肪族胺类固化剂和62wt％二甲苯。
实施例3
本申请实施例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备三维石墨烯浆料
将三维石墨烯粉体和二甲苯混合，并在砂磨机以转速为1000r/min研磨1h，制得三维石墨烯浆料；
(2)制备第一组分
将三维石墨烯浆料、75％E20环氧树脂、钛白粉、碳酸钙、改性正磷酸锌、聚酰胺蜡浆混合搅拌分散30min，然后在研磨机中研磨20min，制得第一组分；
其中，第一组分包括1wt％三维石墨烯粉体、25wt％75％E20环氧树脂、1wt％钛白粉、20wt％碳酸钙、5wt％改性正磷酸锌、0.5wt％聚酰胺蜡浆和47.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％丁基缩水甘油醚、35wt％脂肪族胺类固化剂和62wt％二甲苯。
实施例4
本申请实施例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备膏状物防沉剂
将锂镁蒙脱土、二甲苯和乙醇混合，并用高速分散机以500r/min的转速分散5min，得到细度≤30μm的膏状物防沉剂；
(2)准备第一组分
将75％E20环氧树脂和制得的膏状物防沉剂混合，用高速分散机以300r/min分散5min，再加入三维石墨烯粉体，用高速分散机以800r/min分散10min，最后加入锌铁粉和铁钛粉以1200r/min分散5min，得到细度≤80μm的第一组分；
其中，第一组分包括6wt％三维石墨烯粉体、2.5wt％锂镁蒙脱土、21wt％75％E20环氧树脂、15wt％锌铁粉、7wt％铁钛粉、20wt％乙醇和28.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％乙二醇丁醚、35wt％聚酰胺改性环氧固化剂和62wt％二甲苯。
实施例5
本申请实施例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备膏状物防沉剂
将锂镁蒙脱土、二甲苯和乙醇混合，并用高速分散机以500r/min的转速分散5min，得到细度≤30μm的膏状物防沉剂；
(2)准备第一组分
将75％E20环氧树脂和制得的膏状物防沉剂混合，用高速分散机以300r/min分散5min，再加入三维石墨烯粉体，用高速分散机以800r/min分散10min，最后加入锌粉、锌铁粉和铁钛粉以1200r/min分散5min，得到细度≤80μm的第一组分；
其中，第一组分包括1.2wt％三维石墨烯粉体、2.5wt％锂镁蒙脱土、21wt％75％E20环氧树脂、45wt％锌粉、15wt％锌铁粉、7wt％铁钛粉、0.8wt％乙醇和7.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％乙二醇丁醚、35wt％聚酰胺改性环氧固化剂和62wt％二甲苯。
实施例6
本申请实施例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备膏状物防沉剂
将锂镁蒙脱土、二甲苯和乙醇混合，并用高速分散机以500r/min的转速分散5min，得到细度≤30μm的膏状物防沉剂；
(2)准备第一组分
将75％E20环氧树脂和制得的膏状物防沉剂混合，用高速分散机以300r/min分散5min，再加入三维石墨烯粉体，用高速分散机以800r/min分散10min，最后加入锌粉、锌铁粉和铁钛粉以1200r/min分散5min，得到细度≤80μm的第一组分；
其中，第一组分包括3wt％三维石墨烯粉体、2.5wt％锂镁蒙脱土、21wt％75％E20环氧树脂、45wt％锌粉、15wt％锌铁粉、7wt％铁钛粉、0.8wt％乙醇和5.7wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％乙二醇丁醚、35wt％聚酰胺改性环氧固化剂和62wt％二甲苯。
实施例7
本申请实施例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备膏状物防沉剂
将锂镁蒙脱土、二甲苯和乙醇混合，并用高速分散机以500r/min的转速分散5min，得到细度≤30μm的膏状物防沉剂；
(2)准备第一组分
将75％E20环氧树脂和制得的膏状物防沉剂混合，用高速分散机以300r/min分散5min，再加入三维石墨烯粉体，用高速分散机以800r/min分散10min，最后加入锌粉、锌铁粉和铁钛粉以1200r/min分散5min，得到细度≤80μm的第一组分；
其中，第一组分包括0.4wt％三维石墨烯粉体、2.5wt％锂镁蒙脱土、21wt％75％E20环氧树脂、45wt％锌粉、15wt％锌铁粉、7wt％铁钛粉、0.8wt％乙醇和8.3wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％乙二醇丁醚、35wt％聚酰胺改性环氧固化剂和62wt％二甲苯。
对比例1
本申请对比例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
将二甲苯、75％E20环氧树脂、钛白粉、碳酸钙、改性正磷酸锌、聚酰胺蜡浆混合搅拌分散30min，然后在研磨机中研磨20min，制得第一组分；
其中，第一组分包括25wt％75％E20环氧树脂、1wt％钛白粉、20wt％碳酸钙、5wt％改性正磷酸锌、0.5wt％聚酰胺蜡浆和48.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％丁基缩水甘油醚、35wt％脂肪族胺类固化剂和62wt％二甲苯。
对比例2
本申请对比例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备石墨烯浆料
将片状石墨烯粉和二甲苯混合，并在砂磨机以转速为1000r/min研磨1h，制得片状石墨烯浆料；
(2)制备第一组分
将片状石墨烯浆料、75％E20环氧树脂、钛白粉、碳酸钙、改性正磷酸锌、聚酰胺蜡浆混合搅拌分散30min，然后在研磨机中研磨20min，制得第一组分；
其中，第一组分包括6wt％片状石墨烯粉、25wt％75％E20环氧树脂、1wt％钛白粉、20wt％碳酸钙、5wt％改性正磷酸锌、0.5wt％聚酰胺蜡浆和42.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％丁基缩水甘油醚、35wt％脂肪族胺类固化剂和62wt％二甲苯。
对比例3
本申请对比例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备三维石墨烯浆料
将三维石墨烯粉体和二甲苯混合，并在砂磨机以转速为1000r/min研磨1h，制得三维石墨烯浆料；
(2)制备第一组分
将三维石墨烯浆料、75％E20环氧树脂、钛白粉、碳酸钙、改性正磷酸锌、聚酰胺蜡浆混合搅拌分散30min，然后在研磨机中研磨20min，制得第一组分；
其中，第一组分包括10wt％三维石墨烯粉体、25wt％75％E20环氧树脂、1wt％钛白粉、20wt％碳酸钙、5wt％改性正磷酸锌、0.5wt％聚酰胺蜡浆和38.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％丁基缩水甘油醚、35wt％脂肪族胺类固化剂和62wt％二甲苯。
对比例4
本申请对比例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备膏状物防沉剂
将锂镁蒙脱土、二甲苯和乙醇混合，并用高速分散机以500r/min的转速分散5min，得到细度≤30μm的膏状物防沉剂；
(2)准备第一组分
将75％E20环氧树脂和制得的膏状物防沉剂混合，用高速分散机以300r/min分散5min，再加入三维石墨烯粉体，用高速分散机以800r/min分散10min，最后加入锌粉、锌铁粉和铁钛粉以1200r/min分散5min，得到细度≤80μm的第一组分；
其中，第一组分包括0.2wt％三维石墨烯粉体、2.5wt％锂镁蒙脱土、21wt％75％E20环氧树脂、45wt％锌粉、15wt％锌铁粉、7wt％铁钛粉、0.8wt％乙醇和8.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％乙二醇丁醚、35wt％聚酰胺改性环氧固化剂和62wt％二甲苯。
对比例5
本申请对比例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备膏状物防沉剂
将锂镁蒙脱土、二甲苯和乙醇混合，并用高速分散机以500r/min的转速分散5min，得到细度≤30μm的膏状物防沉剂；
(2)准备第一组分
将75％E20环氧树脂和制得的膏状物防沉剂混合，用高速分散机以300r/min分散5min，再加入片状石墨烯粉，用高速分散机以800r/min分散10min，最后加入锌粉、锌铁粉和铁钛粉以1200r/min分散5min，得到细度≤80μm的第一组分；
其中，第一组分包括1.2wt％片状石墨烯粉、2.5wt％锂镁蒙脱土、21wt％75％E20环氧树脂、45wt％锌粉、15wt％锌铁粉、7wt％铁钛粉、0.8wt％乙醇和7.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％乙二醇丁醚、35wt％聚酰胺改性环氧固化剂和62wt％二甲苯。
需要说明的是，实施例1～7和对比例1～5采用的三维石墨烯粉体均是通过热化学气相沉积法在纳米石墨颗粒表面垂直生长石墨烯片制得。
对比例6
本申请对比例提供一种防腐涂料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备第一组分
(1)制备膏状物防沉剂
将锂镁蒙脱土、二甲苯和乙醇混合，并用高速分散机以500r/min的转速分散5min，得到细度≤30μm的膏状物防沉剂；
(2)准备第一组分
将75％E20环氧树脂和制得的膏状物防沉剂混合，用高速分散机以300r/min分散5min，再加入(1)中制得的碳纳米管，用高速分散机以800r/min分散10min，最后加入锌粉、锌铁粉和铁钛粉以1200r/min分散5min，得到细度≤80μm的第一组分；
其中，第一组分包括1.2wt％碳纳米管、2.5wt％锂镁蒙脱土、21wt％75％E20环氧树脂、45wt％锌粉、15wt％锌铁粉、7wt％铁钛粉、0.8wt％乙醇和7.5wt％二甲苯。
2、制备第二组分
将二甲苯、丁基缩水甘油醚和脂肪族胺类固化剂混合，用高速分散机以300r/min的转速分散5min，制得第二组分；
其中，第二组分包括3wt％乙二醇丁醚、35wt％聚酰胺改性环氧固化剂和62wt％二甲苯。
试验例1
分别将实施例1～7和对比例1～6制得的第一组分和第二组分按照5:1的比例混合得到防腐涂料，并使用气动喷涂至表面处理好的冷轧钢板上，养护七天后测试涂层的拉开附着力(GB/T 5210-2006)和耐中性盐雾时长(GB/T10125-1997)，如表1所示。
表1实施例1～7和对比例1～6的防腐涂料性能
项目 拉开附着力(Mpa) 耐中性盐雾时长(h)
实施例1 6.3 600
实施例2 5.3 680
实施例3 3.5 500
实施例4 6.3 550
实施例5 6.1 1000
实施例6 5.2 800
实施例7 4.9 600
对比例1 2.8 300
对比例2 5.6 500
对比例3 1.7 600
对比例4 4.3 600
对比例5 3.5 600
对比例6 2.3 300
由实施例1、对比例1～2对比可知，三维石墨烯粉体相较于常规的片状石墨烯具有较高的洁净度和良好的导电性，能够促进防腐涂料的防腐长效性，最大程度的利用了锌的阳极保护效果，极大的增强了防腐涂料的防腐效果。
由实施例1和对比例3对比可知，三维石墨烯粉体较多时，树脂的含量相对较少，树脂的吸油值较高，难以施工形成涂层。
由实施例5和对比例4对比可知，三维石墨烯粉体较少时，涂层未能形成良好的导电网络，进而导致涂层的防腐性能下降。
由实施例5和对比例5对比可知，将三维石墨烯粉体改成片状石墨烯后，片状石墨烯并不能和锌粉较好的配合，在层间界面上也不能良好的接触咬合，其附着力与防腐性能都有所下降。
由实施例5和对比例6对比可知，将三维石墨烯粉体改成碳纳米管，涂层的层间附着力大幅度下降，影响了涂层的耐腐蚀性能。
综上所述，本申请的防腐涂料中的三维石墨烯粉体能够在环氧树脂中均匀分散，交错堆垛，在涂层中可形成“迷宫式”屏蔽结构，从而有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散，提高涂层的物理阻隔性。同时，石墨烯可以填充到涂层的缺陷当中，减少涂层孔隙率，增强涂层致密性，进一步延缓或阻止腐蚀因子浸入到基体表面。并且，三维石墨烯粉体可以与环氧树脂形成良好的结合界面，将涂层分割成许多小区间，从而有效地降低涂层内部应力，消耗断裂能量，进而提高涂层的柔韧性、抗冲击性。
以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防腐涂料，其特征在于，所述防腐涂料包括第一组分和第二组分；
所述第一组分包括0.4～8wt％三维石墨烯粉体、10～40wt％环氧树脂和余下的第一有机溶剂；
所述第二组分包括2～5wt％活性稀释剂、30～40wt％固化剂和余下的第二有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述三维石墨烯粉体通过热化学气相沉积法在纳米石墨颗粒表面垂直生长石墨烯片制得；
可选地，所述石墨烯片的边缘厚度为1～3个原子层。
3.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述第一组分还包括20～45wt％锌单质；
可选地，所述第一组分包括0.4～3wt％三维石墨烯粉体、10～20wt％环氧树脂和余下的第一有机溶剂。
4.根据权利要求3所述的防腐涂料，其特征在于，所述第一组分还包括20～50wt％填料和0.1～3wt％防沉剂；
可选地，所述填料包括沉淀硫酸钡、长石粉、锌铁粉、铁钛粉、钛白粉、碳酸钙、高岭土、蒙脱土、滑石粉、硫酸钡、云母粉、三聚磷酸铝、磷酸锌、改性正磷酸锌和超细方解石粉中的任意一种或多种；
可选地，所述防沉剂包括防沉剂3300、有机膨润土、有机黏土、有机陶土、气相二氧化硅、聚乙烯蜡、纤维素醚、锂镁蒙脱土和聚酰胺蜡浆中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1～3任一项所述的防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂包括固含量为75％的双酚A环氧树脂；
可选地，所述环氧树脂的环氧值为0.2和/或0.4。
6.根据权利要求1～3任一项所述的防腐涂料，其特征在于，所述活性稀释剂包括烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚和乙二醇丁醚中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1～3任一项所述的防腐涂料，其特征在于，所述固化剂包括脂肪族胺类固化剂和/或聚酰胺类固化剂。
8.一种权利要求1～7任一项所述的防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述防腐涂料的制备方法包括第一组分的制备方法和第二组分的制备方法；
所述第一组分的制备方法包括：将三维石墨烯浆料和所述环氧树脂混合制得所述第一组分；
其中，所述三维石墨烯浆料通过以下方法制得：将所述三维石墨烯粉体与所述第一有机溶剂混合；
所述第二组分的制备方法包括：将所述第二有机溶剂、所述活性稀释剂和所述固化剂混合制得所述第二组分；
可选地，所述三维石墨烯粉体的粒径为100～500nm。
9.根据权利要求8所述的防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述第一组分还包括20～45wt％锌单质，所述第一组分的制备方法包括：将所述三维石墨烯浆料、所述环氧树脂、粉末状的锌单质和所述第一有机溶剂混合制得所述第一组分；
可选地，所述粉末状的锌单质的粒径≤23μm。
10.一种权利要求1～7任一项所述的防腐涂料的使用方法，其特征在于，将所述第一组分和所述第二组分混合制得所述防腐涂料，将所述防腐涂料涂覆于物体表面，养护；
可选地，所述防腐涂料中所述第一组分和所述第二组分的质量比为5～15:1。
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