CN113563785A - 基于石墨烯环氧的防腐底粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开基于石墨烯环氧的防腐底粉及其制备方法，其中防腐底粉包括以下重量份原料：环氧树脂70‑80、锌粉80‑150、丙烯酸树脂14‑16、改性氧化石墨烯3‑5、填料8‑12、表面活性剂1‑2、分散剂1‑2、抗氧剂0.8‑1.2。防腐底粉中添加石墨烯，可以起到导通锌粉颗粒和加强物理阻隔的作用，石墨烯采用改性氧化石墨烯，其表面携带具有亲水性的含氧基团，这些含氧基团的接入改善了石墨烯的分散效果，避免由于石墨烯具有极高的比表面积而导致团聚现象的发生，使得到的防腐底粉的防腐能力大大提高。

Description

基于石墨烯环氧的防腐底粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，尤其涉及基于石墨烯环氧的防腐底粉。
背景技术
钢材是各种建筑工程部可缺少的建筑材料。在沿海的港口码头、跨海大桥、采用钢材的建筑和需要撒盐水出冰雪的机场及高速公路等设施环境中，由于钢材中不可避免的会出现一些缝隙或空隙，当受到盐水或酸雨等侵蚀时会引起钢材锈蚀。锈蚀产生的氧化铁皮体积膨胀几十倍，导致开裂、保护层剥落，使钢材直接暴露在大气、水及其腐蚀介质中，腐蚀速度加快，建筑物往往未达到设计使用年限就提前破坏，而因此会产生工程的灾难性事故。因此钢材性能的防腐性直接关系到建筑物的最终使用寿命。
公开号为CN111117436A的发明专利公开了一种富锌底粉超防腐涂料，其选用极高的锌粉含量，锌粉含量按质量份为50-70份，极高的锌粉含量使得涂料具有优异的超耐腐蚀性能，同时与双酚A环氧树脂A、双酚A环氧树脂B、酚类固化剂KD420、胺类固化剂双氰胺100S等原料搭配混合，使得涂料同时具有良好的柔韧性和机械性能。
但是，上述发明专利中，涂料的抗腐蚀能力主要来源于锌粒的牺牲阳极作用、锌腐蚀产物的屏蔽作用和涂层自身的物理阻隔作用。其中，牺牲阳极作用的发挥需要锌颗粒与金属基底之间建立有效的电子通道，但涂层中的粘合剂往往都是不导电的，这导致涂层中出现很多被隔离的锌，无法与金属基底连接形成一条电子流动的通道，使涂层的防腐效果大大降低。
基于此，如何设计一种高效防腐的基于石墨烯环氧的防腐底粉是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于石墨烯环氧的防腐底粉。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
基于石墨烯环氧的防腐底粉，包括以下重量份原料：环氧树脂70-80、锌粉80-150、丙烯酸树脂14-16、改性氧化石墨烯3-5、填料8-12、表面活性剂1-2、分散剂1-2、抗氧剂0.8-1.2。
作为上述技术方案的改进，所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，所述改性氧化石墨烯通过碳纳米管改性；具体改性方法为：a取适量98％浓度的硫酸，加入碳纳米管，室温下超声处理2-3h，然后加入适量的水，使硫酸稀释至50％浓度，然后在90-100℃下搅拌2-3h，静置8-12h，冷却至室温，离心并水洗至中性，冷冻干燥得改性碳纳米管；b取改性碳纳米管和氧化石墨烯，混合后加入适量的水中，超声处理1-2h，冷冻干燥得改性氧化石墨烯。
作为上述技术方案的改进，所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，步骤b中，改性碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为8:2。
作为上述技术方案的改进，所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，所述填料为钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、硅微粉、超细铝粉中的一种或几种的混合物。
作为上述技术方案的改进，所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。
作为上述技术方案的改进，所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，所述分散剂为硫磺锌。
作为上述技术方案的改进，所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，所述抗氧剂为亚磷酸酯。
基于石墨烯环氧的防腐底粉的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ将原料投入混合机中，预破碎1-2min，然后再混合4-6min；
Ⅱ将混合后的原料送入挤出机中，经熔融挤出、压片、冷却，接着破碎成片料；
Ⅲ将破碎后的片料置于磨粉机中磨粉，然后旋风分离及筛分。
作为上述技术方案的改进，所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉的制备方法，步骤Ⅱ中，熔融挤出的温度为105-120℃，其中Ⅰ区温度为105℃，Ⅱ区温度为120℃。
本发明的优点在于：防腐底粉中添加石墨烯，可以起到导通锌粉颗粒和加强物理阻隔的作用，石墨烯采用改性氧化石墨烯，其表面携带具有亲水性的含氧基团，这些含氧基团的接入改善了石墨烯的分散效果，避免由于石墨烯具有极高的比表面积而导致团聚现象的发生，使得到的防腐底粉的防腐能力大大提高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
基于石墨烯环氧的防腐底粉，包括以下重量份原料：环氧树脂70-80、锌粉80-150、丙烯酸树脂14-16、改性氧化石墨烯3-5、填料8-12、表面活性剂1-2、分散剂1-2、抗氧剂0.8-1.2。
上述防腐底粉中添加石墨烯，可以起到导通锌粉颗粒和加强物理阻隔的作用，石墨烯采用改性氧化石墨烯，其表面携带具有亲水性的含氧基团，这些含氧基团的接入改善了石墨烯的分散效果，避免由于石墨烯具有极高的比表面积而导致团聚现象的发生，使得到的防腐底粉的防腐能力大大提高。
作为上述技术方案的改进，所述改性氧化石墨烯通过碳纳米管改性；具体改性方法为：a取适量98％浓度的硫酸，加入碳纳米管，室温下超声处理2-3h，然后加入适量的水，使硫酸稀释至50％浓度，然后在90-100℃下搅拌2-3h，静置8-12h，冷却至室温，离心并水洗至中性，冷冻干燥得改性碳纳米管；b取改性碳纳米管和氧化石墨烯，混合后加入适量的水中，超声处理1-2h，冷冻干燥得改性氧化石墨烯。
通过上述改性，一方面碳纳米管和氧化石墨烯二者具有相似的碳结构组成，两者可通过非共价作用结合，在保证氧化石墨烯结构完整性的基础上改善其分散性能，避免团聚现象；另一方面，采用硫酸中的-SO3作为活性基团，对碳纳米管进行改性，提高其溶解性能，进一步的避免团聚现象；再者，采用改性后的碳纳米管对氧化石墨烯进行改性，将导电纳米颗粒碳纳米管引入氧化石墨烯中，对防腐底粉中的锌粒形成串联，提高锌粒的牺牲阳极作用；
通过上述方法对氧化石墨烯进行改性后，使改性氧化石墨烯在加入防腐底粉后，以均匀分散的导电纳米颗粒形式存在，这些分散的导电纳米颗粒将底粉内部大量的锌粉颗粒连接成一张巨大的导电网络，充分利用锌粒的牺牲阳极作用，极大的提高防腐底粉的防腐能力。
作为上述技术方案的改进，步骤b中，改性碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为8:2。
作为上述技术方案的改进，所述填料为钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、硅微粉、超细铝粉中的一种或几种的混合物。
作为上述技术方案的改进，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。
作为上述技术方案的改进，所述分散剂为硫磺锌。
作为上述技术方案的改进，所述抗氧剂为亚磷酸酯。
基于石墨烯环氧的防腐底粉的制备方法，包括以下步骤：
Ⅰ将原料投入混合机中，预破碎1-2min，然后再混合4-6min；
Ⅱ将混合后的原料送入挤出机中，经熔融挤出、压片、冷却，接着破碎成片料；
Ⅲ将破碎后的片料置于磨粉机中磨粉，然后旋风分离及筛分。
作为上述技术方案的改进，步骤Ⅱ中，熔融挤出的温度为105-120℃，其中Ⅰ区温度为105℃，Ⅱ区温度为120℃。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.基于石墨烯环氧的防腐底粉，其特征在于，包括以下重量份原料：环氧树脂70-80、锌粉80-150、丙烯酸树脂14-16、改性氧化石墨烯3-5、填料8-12、表面活性剂1-2、分散剂1-2、抗氧剂0.8-1.2。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，其特征在于，所述改性氧化石墨烯通过碳纳米管改性；具体改性方法为：a取适量98％浓度的硫酸，加入碳纳米管，室温下超声处理2-3h，然后加入适量的水，使硫酸稀释至50％浓度，然后在90-100℃下搅拌2-3h，静置8-12h，冷却至室温，离心并水洗至中性，冷冻干燥得改性碳纳米管；b取改性碳纳米管和氧化石墨烯，混合后加入适量的水中，超声处理1-2h，冷冻干燥得改性氧化石墨烯。
3.根据权利要求2所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，其特征在于：步骤b中，改性碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为8:2。
4.根据权利要求1所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，其特征在于，所述填料为钛白粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、硅微粉、超细铝粉中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，其特征在于，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。
6.根据权利要求1所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，其特征在于，所述分散剂为硫磺锌。
7.根据权利要求1所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯。
8.如权利要求1-7任一项所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
Ⅰ将原料投入混合机中，预破碎1-2min，然后再混合4-6min；
Ⅱ将混合后的原料送入挤出机中，经熔融挤出、压片、冷却，接着破碎成片料；
Ⅲ将破碎后的片料置于磨粉机中磨粉，然后旋风分离及筛分。
9.根据权利要求8所述的基于石墨烯环氧的防腐底粉的制备方法，其特征在于，步骤Ⅱ中，熔融挤出的温度为105-120℃，其中Ⅰ区温度为105℃，Ⅱ区温度为120℃。
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