CN114231170A - 一种气雾型复合材料防腐底漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防腐底漆技术领域，且公开了一种气雾型复合材料防腐底漆及其制备方法，按重量份由以下组分组成：水溶性树脂10‑20份，去离子水10‑30份，防腐剂0.2‑0.5份，成膜助剂1‑2份，分散剂1‑2份，润湿剂0.1‑0.5份，消泡剂0.1‑0.5份，锌粉50‑60份，碳纳米管和石墨烯复合材料0.1‑0.5份，PH调节剂0.1‑0.2份，防沉剂0.5‑1份。本发明利用了碳纳米管和石墨烯的三维复合材料的特性，并兼具碳纳米管和石墨烯材料的本身特性；解决了与油性防腐涂料性能差距较大的问题；破解了常规水性聚合物树脂与二甲醚的相容性较差的难题，制成的气雾型复合材料防腐底漆具有良好的储存稳定性，施工操作方便简单。
Description
技术领域
本发明涉及防腐底漆领域，尤其涉及一种气雾型复合材料防腐底漆及其制备方法。
背景技术
环保法律的日益完善和监督执法的日益严格促进了相关材料的技术进步，水性防腐漆的性能也得到了极大的提升，应用范围也不断扩大，不但可以应用在一些钢铁构件和工程设备等轻防腐领域，还可应用在桥梁和船舶等重防腐领域，由于极低的VOC排放，对环境污染较少，近年来得到了极大的发展和应用。目前市场上销售的水性防腐底漆主要是采用水性聚合物树脂为成膜物，通过添加防锈颜料、锌粉等复配使用，但这些产品普遍存在着储存稳定性差，防腐性能和油性防腐涂料差距较大，而且与基材的层间附着力不好，容易造成对基材防腐保护性能较差的问题。
且市售的水性防腐底漆主要采用的是刷涂和空气喷涂施工方法，其中以刷涂施工应用最广泛，特别是要对一些特殊构件进行表层防腐修补时极易造成材料浪费和修补不到位的情况，而且在高空施工时由于受到环境限制，涂料的携带也极为不方便。在水性类气雾漆的开发过程中，其中最关键的是如何解决体系的储存稳定性问题，影响体系储存稳定性的主要因素是水性树脂、助剂、颜填料和抛射剂之间的相溶性问题。
为解决上述问题，本申请中提出一种气雾型复合材料防腐底漆及其制备方法。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种气雾型复合材料防腐底漆及其制备方法，本发明利用了碳纳米管和石墨烯的三维复合材料的特性，并兼具碳纳米管和石墨烯材料的本身特性，碳纳米管材料极大降低涂层的腐蚀电流，石墨烯材料具有“小尺寸效应”，可充分填补到高分子涂层的孔洞中，起到有效阻隔水和氧气等原子通过，达到“屏蔽和迷宫效应”，从而延缓金属基材的腐蚀速度，用其制备的防腐底漆涂层的防腐性能可以提高50％以上，能与各种面漆配套使用，漆膜干燥快，物理机械性能优异，焊接性好，耐温性高，且与基材的附着力优异，解决了与油性防腐涂料性能差距较大的问题；同时本发明利用了水性环氧改性有机硅树脂的基团极性与二甲醚抛射剂极性相似的特性，解决了气雾型产品内容物与抛射剂相互之间的相容性，破解了常规水性聚合物树脂与二甲醚的相容性较差的难题，制成的气雾型复合材料防腐底漆具有良好的储存稳定性，施工操作方便。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种气雾型复合材料防腐底漆，按重量份由以下组分组成：
优选的，所用的水性树脂为一种含有低极性基团的高分子水溶性环氧改性有机硅树脂，固含量为55％，最低成膜温度MFT为20-25℃，环氧值(有效固含)0.06-0.16。
优选的，所用的碳纳米管和石墨烯复合材料，粒径小于50纳米，碳纳米管与石墨烯的重量比例为0.5-1：1。
优选的，所用的分散剂为高分子嵌段结构的丙烯酸-聚氨酯共聚物分散剂，固含量为50％。
优选的，所用的润湿剂为不含APEO、低稳泡、润湿效果超强的炔二醇类润湿剂。
优选的，所用的防腐剂为异噻唑啉酮衍生物，所用的成膜助剂为醇醚类，所用的消泡剂为聚醚改性有机硅型消泡剂，所用的PH调节剂为有机胺类多功能助剂。
优选的，所用的防沉剂为聚酰胺聚合物，固含量20±1％，酸值10—18mgKOH/g。
一种气雾型复合材料防腐底漆，制备方法如下：
碳纳米管和石墨烯复合材料制备方法如S1-S2：
S1、将按比例称量的氧化石墨烯分散于50倍重量的蒸馏水中用超声震荡，然后加入按比例称量的碳纳米管，继续超声震荡，直至悬浮液为均匀稳定的黑色溶液；
S2、将上述S1制备的黑色悬浮液进行电泳沉积，沉积物即为碳纳米管和石墨烯复合材料；
S3、将按比例称量的去离子水和配方中水溶性树脂置于容器中，然后在300-500转/分钟低速搅拌下将防腐剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂和消泡剂物料按顺序加入，然后进行800-1000转/分钟中速分散5-8min，确保助剂分散均匀；
S4、将锌粉、水性碳纳米管石墨烯复合材料在300-500转/分钟低速搅拌下缓慢加入，然后1800-2000转/分钟高速分散20—30min，确保所有物料分散均匀；
S5、将防沉剂在300-500转/分钟低速搅拌下缓慢加入容器中，然后800-1000转/分钟中速搅拌10-15min，确保分散均匀，并加入PH调节剂调节PH值到8.5-9.0；
S6、装灌
将S5调好的水性碳纳米管和石墨烯复合防腐底漆料液按要求比例重量过滤灌装至气雾罐内，装上气雾阀门并用气雾剂罐装机封口，然后用气雾剂罐装机充入按要求比例重量的二甲醚抛射剂，装上雾化喷头制成气雾型水性碳纳米管和石墨烯复合材料防腐底漆。
优选的，S6中水性碳纳米管和石墨烯复合防腐底漆料液与二甲醚抛射剂的重量比例为1：0.25-0.30。
优选的，S6中所使用的气雾罐内壁有特殊的环氧酚醛防腐涂层。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明选择一种含有复合有机基团的高分子水溶性环氧改性有机硅树脂，加入碳纳米和石墨烯复合材料、锌粉、助剂、去离子水和DME二甲醚抛射剂制备出一种性能超效稳定、施工性较好的新型水性碳纳米管和石墨烯复合材料气雾型防腐底漆，该产品的主要功效有：
1、利用水性环氧改性有机硅树脂的基团极性与二甲醚抛射剂极性相似的特性解决了相互之间的相容性，破解了常规水性聚合物树脂与二甲醚的相容性较差的难题，制成的气雾漆具有良好的储存稳定性和施工性。
2、利用碳纳米管和石墨烯的三维复合材料的特性，兼顾碳纳米管和石墨烯材料的特性，碳纳米管极大降低涂层的腐蚀电流，石墨烯具有“小尺寸效应”，可充分填补到高分子涂层的孔洞中，起到有效阻隔水和氧气等原子通过，达到“屏蔽和迷宫效应”，从而延缓金属基材的腐蚀速度，其防腐性能可以提高50％以上，能与各种面漆配套使用，漆膜干燥快，物理机械性能优异，焊接性好，耐温性高，施工操作方便简单。且与基材的附着力优异，解决了与油性防腐涂料性能差距较大的问题。
3、气雾型水性碳纳米管和石墨烯复合材料防腐底漆可广泛应用于石化运输管道及储存设备、钢铁结构设备的表面涂装防护，具有性能超效稳定、环保、携带方便和容易施工的功能。
附图说明
图1为本发明提出的一种气雾型复合材料防腐底漆制备流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图1，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
需要说明的是，所用的锌粉粒径目数为600目。
图1中包含了碳纳米管和石墨烯复合材料的合成制备步骤：
1)将氧化石墨烯分散于蒸馏水中超声震荡，然后加入碳纳米管继续超声震荡，直至悬浮液为黑色；
2)将黑色悬浮液进行电泳沉积，即可得到碳纳米管和石墨烯复合材料。
实施例1
一种气雾型复合材料防腐底漆，按重量份由以下组分组成：
在一个可选的实施例中，所用的水性树脂为一种含有低极性基团的高分子水溶性环氧改性有机硅树脂，固含量为55％，最低成膜温度MFT为25℃，环氧值(有效固含)0.06。
在一个可选的实施例中，所用的碳纳米管和石墨烯复合材料，粒径小于50纳米，碳纳米管与石墨烯的重量比例为0.6：1。
在一个可选的实施例中，所用的分散剂为高分子嵌段结构的丙烯酸-聚氨酯共聚物分散剂，固含量为50％。
在一个可选的实施例中，所用的防腐剂为异噻唑啉酮衍生物，所用的成膜助剂为醇醚类，所用的消泡剂为聚醚改性有机硅型消泡剂，所用的PH调节剂为有机胺类多功能助剂。
在一个可选的实施例中，所用的防沉剂为聚酰胺聚合物，固含量19％，酸值10mgKOH/g。
一种气雾型复合材料防腐底漆，制备方法如下：
碳纳米管和石墨烯复合材料制备方法如S1-S2：
S1、将按比例称量的氧化石墨烯分散于50倍重量的蒸馏水中用超声震荡，然后加入按比例称量的碳纳米管，继续超声震荡，直至悬浮液为均匀稳定的黑色溶液；
S2、将上述S1制备的黑色悬浮液进行电泳沉积，沉积物即为碳纳米管和石墨烯复合材料；
S3、将按比例称量的去离子水和配方中水溶性树脂置于容器中，然后在300-500转/分钟低速搅拌下将防腐剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂和消泡剂物料按顺序加入，然后进行800转/分钟中速分散5min，确保助剂分散均匀；
S4、将锌粉、水性碳纳米管石墨烯复合材料在400转/分钟低速搅拌下缓慢加入，然后1800转/分钟高速分散20min，确保所有物料分散均匀；
S5、将防沉剂在300转/分钟低速搅拌下缓慢加入容器中，然后800转/分钟中速搅拌10min，确保分散均匀，并加入PH调节剂调节PH值到8.5；
S6、装灌
将S5调好的水性碳纳米管和石墨烯复合防腐底漆料液按要求比例重量过滤灌装至气雾罐内，装上气雾阀门并用气雾剂罐装机封口，然后用气雾剂罐装机充入按要求比例重量的二甲醚抛射剂，装上雾化喷头制成气雾型水性碳纳米管和石墨烯复合材料防腐底漆。
在一个可选的实施例中，S6中水性碳纳米管和石墨烯复合防腐底漆料液与二甲醚抛射剂的重量比例为1：0.25。
在一个可选的实施例中，S6中所使用的气雾罐内壁有特殊的环氧酚醛防腐涂层。
实施例2
一种气雾型复合材料防腐底漆，按重量份由以下组分组成：
在一个可选的实施例中，所用的水性树脂为一种含有低极性基团的高分子水溶性环氧改性有机硅树脂，固含量为55％，最低成膜温度MFT为22℃，环氧值(有效固含)0.15。
在一个可选的实施例中，所用的碳纳米管和石墨烯复合材料，粒径小于50纳米，碳纳米管与石墨烯的重量比例为0.8：1。
在一个可选的实施例中，所用的分散剂为高分子嵌段结构的丙烯酸-聚氨酯共聚物分散剂，固含量为50％。
在一个可选的实施例中，所用的防沉剂为聚酰胺聚合物，固含量21％，酸值11mgKOH/g。
一种气雾型复合材料防腐底漆，制备方法如下：
碳纳米管和石墨烯复合材料制备方法如S1-S2：
S1、将按比例称量的氧化石墨烯分散于50倍重量的蒸馏水中用超声震荡，然后加入按比例称量的碳纳米管，继续超声震荡，直至悬浮液为均匀稳定的黑色溶液；
S2、将上述S1制备的黑色悬浮液进行电泳沉积，沉积物即为碳纳米管和石墨烯复合材料；
S3、将按比例称量的去离子水和配方中水溶性树脂置于容器中，然后在400转/分钟低速搅拌下将防腐剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂和消泡剂物料按顺序加入，然后进行900转/分钟中速分散6min，确保助剂分散均匀；
S4、将锌粉、水性碳纳米管石墨烯复合材料在400转/分钟低速搅拌下缓慢加入，然后1900转/分钟高速分散25min，确保所有物料分散均匀；
S5、将防沉剂在400转/分钟低速搅拌下缓慢加入容器中，然后900转/分钟中速搅拌12min，确保分散均匀，并加入PH调节剂调节PH值到8.7；
S6、装灌
将S5调好的水性碳纳米管和石墨烯复合防腐底漆料液按要求比例重量过滤灌装至气雾罐内，装上气雾阀门并用气雾剂罐装机封口，然后用气雾剂罐装机充入按要求比例重量的二甲醚抛射剂，装上雾化喷头制成气雾型水性碳纳米管和石墨烯复合材料防腐底漆。
在一个可选的实施例中，S6中水性碳纳米管和石墨烯复合防腐底漆料液与二甲醚抛射剂的重量比例为1：0.30。
在一个可选的实施例中，S6中所使用的气雾罐内壁有特殊的环氧酚醛防腐涂层。
实施例3
一种气雾型复合材料防腐底漆，按重量份由以下组分组成：
在一个可选的实施例中，所用的水性树脂为一种含有低极性基团的高分子水溶性环氧改性有机硅树脂，固含量为55％，最低成膜温度MFT为23℃，环氧值(有效固含)0.1。
在一个可选的实施例中，所用的碳纳米管和石墨烯复合材料，粒径小于50纳米，碳纳米管与石墨烯的重量比例为1：1。
在一个可选的实施例中，所用的分散剂为高分子嵌段结构的丙烯酸-聚氨酯共聚物分散剂，固含量为50％。
在一个可选的实施例中，所用的防腐剂为异噻唑啉酮衍生物，所用的成膜助剂为醇醚类，所用的消泡剂为聚醚改性有机硅型消泡剂，所用的PH调节剂为有机胺类多功能助剂。
在一个可选的实施例中，所用的防沉剂为聚酰胺聚合物，固含量21％，酸值19mgKOH/g。
一种气雾型复合材料防腐底漆，制备方法如下：
碳纳米管和石墨烯复合材料制备方法如S1-S2：
S1、将按比例称量的氧化石墨烯分散于50倍重量的蒸馏水中用超声震荡，然后加入按比例称量的碳纳米管，继续超声震荡，直至悬浮液为均匀稳定的黑色溶液；
S2、将上述S1制备的黑色悬浮液进行电泳沉积，沉积物即为碳纳米管和石墨烯复合材料；
S3、将按比例称量的去离子水和配方中水溶性树脂置于容器中，然后在500转/分钟低速搅拌下将防腐剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂和消泡剂物料按顺序加入，然后进行1000转/分钟中速分散8min，确保助剂分散均匀；
S4、将锌粉、水性碳纳米管石墨烯复合材料在500转/分钟低速搅拌下缓慢加入，然后2000转/分钟高速分散30min，确保所有物料分散均匀；
S5、将防沉剂在500转/分钟低速搅拌下缓慢加入容器中，然后1000转/分钟中速搅拌15min，确保分散均匀，并加入PH调节剂调节PH值到9.0；
S6、装灌
将S5调好的水性碳纳米管和石墨烯复合防腐底漆料液按要求比例重量过滤灌装至气雾罐内，装上气雾阀门并用气雾剂罐装机封口，然后用气雾剂罐装机充入按要求比例重量的二甲醚抛射剂，装上雾化喷头制成气雾型水性碳纳米管和石墨烯复合材料防腐底漆。
在一个可选的实施例中，S6中水性碳纳米管和石墨烯复合防腐底漆料液与二甲醚抛射剂的重量比例为1：0.30。
在一个可选的实施例中，S6中所使用的气雾罐内壁有特殊的环氧酚醛防腐涂层。
实施例4
选取实施例1、实施例2和实施例3的成品进行技术指标检测，结果如下：
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种气雾型复合材料防腐底漆，其特征在于，按重量份由以下组分组成：
2.根据权利要求1所述的一种气雾型复合材料防腐底漆，其特征在于，所用的水性树脂为一种含有低极性基团的高分子水溶性环氧改性有机硅树脂，固含量为55％，最低成膜温度MFT为20-25℃，环氧值(有效固含)0.06-0.16。
3.根据权利要求1所述的一种气雾型复合材料防腐底漆，其特征在于，所用的碳纳米管和石墨烯复合材料，粒径小于50纳米，碳纳米管与石墨烯的重量比例为0.5-1：1。
4.根据权利要求1所述的一种气雾型复合材料防腐底漆，其特征在于，所用的分散剂为高分子嵌段结构的丙烯酸-聚氨酯共聚物分散剂，固含量为50％。
5.根据权利要求1所述的一种气雾型复合材料防腐底漆，其特征在于，所用的润湿剂为不含APEO、低稳泡、润湿效果超强的炔二醇类润湿剂。
6.根据权利要求1所述的一种气雾型复合材料防腐底漆，其特征在于，所用的防腐剂为异噻唑啉酮衍生物，所用的成膜助剂为醇醚类，所用的消泡剂为聚醚改性有机硅型消泡剂，所用的PH调节剂为有机胺类多功能助剂。
7.根据权利要求1所述的一种气雾型复合材料防腐底漆，其特征在于，所用的防沉剂为聚酰胺聚合物，固含量20±1％，酸值10—18mgKOH/g。
8.根据权利要求1所述的一种气雾型复合材料防腐底漆，其特征在于，制备方法如下：
碳纳米管和石墨烯复合材料制备方法如S1-S2：
S1、将按比例称量的氧化石墨烯分散于50倍重量的蒸馏水中用超声震荡，然后加入按比例称量的碳纳米管，继续超声震荡，直至悬浮液为均匀稳定的黑色溶液；
S2、将上述S1制备的黑色悬浮液进行电泳沉积，沉积物即为碳纳米管和石墨烯复合材料；
S3、将按比例称量的去离子水和配方中水溶性树脂置于容器中，然后在300-500转/分钟低速搅拌下将防腐剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂和消泡剂物料按顺序加入，然后进行800-1000转/分钟中速分散5-8min，确保助剂分散均匀；
S4、将锌粉、水性碳纳米管石墨烯复合材料在300-500转/分钟低速搅拌下缓慢加入，然后1800-2000转/分钟高速分散20—30min，确保所有物料分散均匀；
S5、将防沉剂在300-500转/分钟低速搅拌下缓慢加入容器中，然后800-1000转/分钟中速搅拌10-15min，确保分散均匀，并加入PH调节剂调节PH值到8.5-9.0；
S6、装灌
将S5调好的水性碳纳米管和石墨烯复合防腐底漆料液按要求比例重量过滤灌装至气雾罐内，装上气雾阀门并用气雾剂罐装机封口，然后用气雾剂罐装机充入按要求比例重量的二甲醚抛射剂，装上雾化喷头制成气雾型水性碳纳米管和石墨烯复合材料防腐底漆。
9.根据权利要求8所述的一种气雾型复合材料防腐底漆的制备方法，其特征在于，S6中水性碳纳米管和石墨烯复合防腐底漆料液与二甲醚抛射剂的重量比例为1：0.25-0.30。
10.根据权利要求8所述的一种气雾型复合材料防腐底漆的制备方法，其特征在于，S6中所使用的气雾罐内壁有特殊的环氧酚醛防腐涂层。
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| CN202111596633.XA CN114231170A (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种气雾型复合材料防腐底漆及其制备方法 |
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