CN113652147A - 一种石墨烯复合防腐涂料 - Google Patents

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Abstract

一种石墨烯复合防腐涂料，涉及一种石墨烯复合防腐涂料。为了解决石墨烯复合防腐涂料中石墨烯团聚的问题。本发明石墨烯复合防腐涂料按质量分数由25～30％的环氧树脂、4～7％石墨烯粉、12～22％溶剂、1.5～4％偶联剂、2～3％分散剂、1～2.5％防沉剂和余量的微纳米片状铝合金粉末制备而成。方法：将石墨烯粉与球形的铝合金粉末混合，进行球磨得到附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末；将环氧树脂和溶剂混合均匀后，再依次加入所得附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末、偶联剂、分散剂、防沉剂，搅拌均匀。本发明将石墨烯粉附着至微纳米片状铝合金粉末的表面后，解决了石墨烯团聚的问题，所得涂层的防锈、耐蚀、耐温和耐磨性能优异。

Description

一种石墨烯复合防腐涂料
技术领域
本发明涉及一种石墨烯复合防腐涂料。
背景技术
防腐涂料是众多防腐措施中最简单、有效且性价比高的方法。常见的工业涂料中主要采用环氧树脂、聚苯胺树脂，环氧树脂具有优异的机械性能，粘附力、耐腐蚀性，收缩率低。聚苯胺的抗划伤性和抗点蚀性能优越而多用于金属及海洋防腐。
石墨烯是一种碳原子经sp2杂化组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，层间存在的π－π键，拥有极高的机械强度、电子迁移率、导热系数及独特的化学结构，常作为新型填料与树脂材料复合，用于制备性能优异的石墨烯-聚合物复合材料。石墨烯能够表现出优异的力学、电学性能及优良的加工性能，常作为防腐涂层的填料。
但石墨烯的分散性差，防腐涂料存放、制备过程不当，均会导致石墨烯团聚，严重降低了石墨烯的利用率。
发明内容
本发明为了解决石墨烯复合防腐涂料中石墨烯团聚的问题，提出一种石墨烯复合防腐涂料。
本发明石墨烯复合防腐涂料按质量分数由25～30％的环氧树脂、4～7％石墨烯粉、12～22％溶剂、1.5～4％偶联剂、2～3％分散剂、1～2.5％防沉剂和余量的微纳米片状铝合金粉末制备而成；
石墨烯复合防腐涂料的制备方法为：将石墨烯粉与球形的铝合金粉末混合，进行球磨，得到附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末；将环氧树脂和溶剂混合均匀后，再依次加入所得附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末、偶联剂、分散剂、防沉剂，搅拌均匀，即完成。
本发明原理及有益效果为：
本发明对球形的铝合金粉末进行球磨，得到具有大比表面积的微纳米片状铝合金粉末，比表面积提高，将石墨烯粉附着至微纳米片状铝合金粉末的表面后，解决了石墨烯团聚的问题，同时石墨烯的片层被打开并嵌入至铝合金粉末，提高了与铝合金的结合强度。大比表面积的微纳米片状铝合金的引入提高了涂层的防锈、耐蚀、耐温和耐磨性能，能够在含氯化物、碳酸盐、硫化氢等介质的气体及水气混合物环境中长期使用。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：
本实施方式石墨烯复合防腐涂料按质量分数由25～30％的环氧树脂、4～7％石墨烯粉、12～22％溶剂、1.5～4％偶联剂、2～3％分散剂、1～2.5％防沉剂和余量的微纳米片状铝合金粉末制备而成；
石墨烯复合防腐涂料的制备方法为：将石墨烯粉与球形的铝合金粉末混合，进行球磨，得到附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末；将环氧树脂和溶剂混合均匀后，再依次加入所得附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末、偶联剂、分散剂、防沉剂，搅拌均匀，即完成。
本实施方式具备以下有益效果：
本实施方式对球形的铝合金粉末进行球磨，得到具有大比表面积的微纳米片状铝合金粉末，比表面积提高，将石墨烯粉附着至微纳米片状铝合金粉末的表面后，解决了石墨烯团聚的问题，同时石墨烯的片层被打开并嵌入至铝合金粉末，提高了与铝合金的结合强度。大比表面积的微纳米片状铝合金的引入提高了涂层的防锈、耐蚀、耐温和耐磨性能，能够在含氯化物、碳酸盐、硫化氢等介质的气体及水气混合物环境中长期使用。
具体实施方式二：
本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
具体实施方式三：
本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述石墨烯粉的粒径为500～1500目。
具体实施方式四：
本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述溶剂为丙二醇和二甲苯的混合物；丙二醇和二甲苯的质量比为(1～3):2。
具体实施方式五：
本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
具体实施方式六：
本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述防沉剂由0.5～1wt.％的滑石粉和余量的聚酰胺蜡浆组成。
具体实施方式七：
本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述微纳米片状铝合金粉末材质为Al-Mn合金，Al-Mn合金中Mn的质量分数为1.0～1.7％。
具体实施方式八：
本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述球磨工艺为：转速为1000～2500r/min，时间为5～8h。
具体实施方式九：
本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：所述球形的铝合金粉末粒径为70～100μm；球磨后得到的附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末的厚度为0.1～0.5μm之间，片径为5～15μm。
具体实施方式十：
本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：所述分散剂为聚羧酸盐或聚乙烯醇。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：
本实施例石墨烯复合防腐涂料按质量分数由25％的环氧树脂、6％石墨烯粉、15％溶剂、2％偶联剂、3％分散剂、2.5％防沉剂和余量的微纳米片状铝合金粉末制备而成；
石墨烯复合防腐涂料的制备方法为：
将石墨烯粉与球形的铝合金粉末混合，进行球磨，得到附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末；将环氧树脂和溶剂混合均匀后，再依次加入所得附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末、偶联剂、分散剂、防沉剂，搅拌均匀，即完成；
所述球磨工艺为：转速为2000r/min，时间为8h；所述球形的铝合金粉末粒径为90μm；球磨后得到的附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末的厚度为0.1～0.5μm之间，片径为5～15μm；
所述环氧树脂为E51双酚A型环氧树脂，石墨烯粉的粒径为1000～1200目，溶剂为丙二醇和二甲苯的混合物；丙二醇和二甲苯的质量比为1:1；偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，分散剂为聚乙烯醇；
防沉剂由0.6wt.％的滑石粉和余量的聚酰胺蜡浆组成；微纳米片状铝合金粉末材质为Al-Mn合金，Al-Mn合金中Mn的质量分数为1％；
本实施例所得涂层具有优异的防锈、耐蚀、耐温和耐磨性能。
表1为实施例1所得涂层室温固化后的性能测试结果。
表1
附着力,(划格法,间距1mm)1级 1
附着力,(拉脱法)MPA ≥15
耐冲击,kg*cm 50
干燥时间 表干min≤10,实干h≤6
柔韧性mm ≤1
铅笔硬度 ≥3H
耐化学试剂Hcl(10％),H2SO4(30％) 浸泡120d无小泡,无脱落,允许轻微变色
耐柴油性0#90d 不起泡,不起皱,不脱落
中性耐盐雾h ≥1000h
耐沸水性 ≥24h,不起泡,不起皱,不脱落

Claims (10)

1.一种石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：石墨烯复合防腐涂料按质量分数由25～30％的环氧树脂、4～7％石墨烯粉、12～22％溶剂、1.5～4％偶联剂、2～3％分散剂、1～2.5％防沉剂和余量的微纳米片状铝合金粉末制备而成；
石墨烯复合防腐涂料的制备方法为：将石墨烯粉与球形的铝合金粉末混合，进行球磨，得到附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末；将环氧树脂和溶剂混合均匀后，再依次加入所得附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末、偶联剂、分散剂、防沉剂，搅拌均匀，即完成。
2.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述石墨烯粉的粒径为500～1500目。
4.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述溶剂为丙二醇和二甲苯的混合物；丙二醇和二甲苯的质量比为(1～3):2。
5.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述防沉剂由0.5～1wt.％的滑石粉和余量的聚酰胺蜡浆组成。
7.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述微纳米片状铝合金粉末材质为Al-Mn合金，Al-Mn合金中Mn的质量分数为1.0～1.7％。
8.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述球磨工艺为：转速为1000～2500r/min，时间为5～8h。
9.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述球形的铝合金粉末粒径为70～100μm；球磨后得到的附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末的厚度为0.1～0.5μm之间，片径为5～15μm。
10.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述分散剂为聚羧酸盐或聚乙烯醇。
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