CN114410189A - 一种复合石墨烯防腐材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合石墨烯防腐材料及其制备方法，所述防腐材料由以下重量组份的成分组成：石墨烯粉12～20份、环氧树脂60～80份、偶联剂4～6份、分散剂6～8份、防沉剂8～12份、消泡剂2～4份、添加剂20～25份以及溶剂25～35份；制备方法步骤具体为S1、按比例获取各原料；S2、将环氧树脂、分散剂、防沉剂、消泡剂加入溶剂中，并充分均匀混合，获得混合液；S3、将石墨烯粉、偶联剂加入步骤S2所制得的分散液中，并充分搅拌混合，获得混合浆；S4、将添加剂加入步骤S3所制得混合浆中，并充分搅拌，获得防腐材料成品；本发明所制取的防腐材料基于石墨烯材料的防腐特性，石墨烯材料在涂料中均匀分散，形成屏蔽层，从而增加腐蚀扩散的难度；材料成本低廉，且工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯防腐涂料技术领域，具体为一种复合石墨烯防腐材料及其制备方法。
背景技术
石墨烯是目前已发现的最轻、最薄、强度最高、导电性和导热性最好的纳米级新材料，虽然理论厚度约0.3纳米，却可以达到“零渗透”，几乎可以隔绝水、氧气、钠离子、且石墨烯本身具有憎水憎油性，其片层结构具有“迷宫”效应，可阻碍水、腐蚀性离子等向金属基材渗透，可极大改善水性涂料的耐水性能。将石墨烯应用在富锌底漆中，利用石墨烯的导电性能与锌粉形成立体搭接，提高了锌粉的利用率，延长漆膜阴极保护时间。同时石墨烯是热的良导体，它能将局部热量通过石墨烯迅速均匀传导至整个平面，配合其他热辐射颜填料可实现良好的导热散热效果。
钢结构由于其优异的物理特性广泛应用在个行业中，它们长期工作在暴露的室外环境中，经受风霜雨雪的侵蚀，需要在钢结构表面设置相应的防腐涂层。传统防腐涂料的防腐性能有限，导致钢结构需要频繁的维护检修，成本投入较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合石墨烯防腐材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种复合石墨烯防腐材料，由以下重量组份的成分组成：石墨烯粉12～20份、环氧树脂60～80份、偶联剂4～6份、分散剂6～8份、防沉剂8～12份、消泡剂2～4份、添加剂20～25份以及溶剂25～35份。
作为本发明一种优选的技术方案，所述石墨烯粉的粒径为500～1500目，所述环氧树脂选用环E-51环氧树脂、E-44环氧树脂、E-20环氧树脂、DER331环氧树脂、DER671环氧树脂、CYD011环氧树脂中的任意一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述偶联剂选用环氧基官能团硅烷偶联剂，所述分散剂选用聚羧酸盐或聚乙烯醇，所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡浆中的任意一种或多种混合而成，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的任意一种或多种混合而成。
作为本发明一种优选的技术方案，所述添加剂选用滑石粉、立德粉、云母粉、沉淀硫酸钡、磷酸锌、纳米二氧化硅中的任意一种或多种混合而成，所述溶剂由二甲苯、正丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯按照1：0.5～0.6:0.3～0.4混合而成。
作为本发明一种优选的技术方案，本发明还提供了一种复合石墨烯防腐材料的制备方法，包括以下几个步骤：
S1、按比例获取各原料；
S2、将环氧树脂、分散剂、防沉剂、消泡剂加入溶剂中，并充分均匀混合，获得混合液；
S3、将石墨烯粉、偶联剂加入步骤S2所制得的分散液中，并充分搅拌混合，获得混合浆；
S4、将添加剂加入步骤S3所制得混合浆中，并充分搅拌，获得防腐材料成品。
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S1中，称取原料后对石墨烯粉、添加剂进行球磨，球磨后通过筛网进行筛选，筛网目数为80～120目。
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S2中，先以600～800转/分钟的转速分散搅拌15～25分钟，再将转速调至300～500转/分钟，持续搅拌20～30分钟。
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S3中，混合浆的制取在反应釜中进行，搅拌转速为1100～1400转/分钟，搅拌时间15～30分钟。
作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S4中，搅拌搅拌转速为2000～2400转/分钟，搅拌时间30～45分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所制取的防腐材料基于石墨烯材料的防腐特性，石墨烯材料在涂料中均匀分散，形成屏蔽层，从而增加腐蚀扩散的难度；材料成本低廉，且工艺简单。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
一种复合石墨烯防腐材料，由以下重量组份的成分组成：石墨烯粉12～20份、环氧树脂60～80份、偶联剂4～6份、分散剂6～8份、防沉剂8～12份、消泡剂2～4份、添加剂20～25份以及溶剂25～35份。
进一步的，所述石墨烯粉的粒径为500～1500目，所述环氧树脂选用环E-51环氧树脂、E-44环氧树脂、E-20环氧树脂、DER331环氧树脂、DER671环氧树脂、CYD011环氧树脂中的任意一种。
进一步的，所述偶联剂选用环氧基官能团硅烷偶联剂，所述分散剂选用聚羧酸盐或聚乙烯醇，所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡浆中的任意一种或多种混合而成，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的任意一种或多种混合而成。
进一步的，所述添加剂选用滑石粉、立德粉、云母粉、沉淀硫酸钡、磷酸锌、纳米二氧化硅中的任意一种或多种混合而成，所述溶剂由二甲苯、正丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯按照1：0.5～0.6:0.3～0.4混合而成。
以下描述本发明实施例，以作进一步的说明。
实施例一：一种复合石墨烯防腐材料，由以下重量组份的成分组成：石墨烯粉16份、环氧树脂68份、偶联剂6份、分散剂6份、防沉剂8份、消泡剂2份、添加剂24份以及溶剂32份。
一种复合石墨烯防腐材料的制备方法，包括以下几个步骤：
S1、按比例获取各原料，对石墨烯粉、添加剂进行球磨，球磨后通过筛网进行筛选，筛网目数为100目；
S2、将环氧树脂、分散剂、防沉剂、消泡剂加入溶剂中，先以700转/分钟的转速分散搅拌20分钟，再将转速调至400转/分钟，持续搅拌25分钟，获得混合液；
S3、将石墨烯粉、偶联剂、步骤S2所制得的分散液加入反应釜中，搅拌转速为1250转/分钟，搅拌时间23分钟，获得混合浆；
S4、将添加剂加入步骤S3所制得混合浆中，搅拌搅拌转速为2200转/分钟，搅拌时间37分钟，获得防腐材料成品。
实施例二：一种复合石墨烯防腐材料，由以下重量组份的成分组成：石墨烯粉20份、环氧树脂80份、偶联剂6份、分散剂8份、防沉剂12份、消泡剂4份、添加剂25份以及溶剂35份。
一种复合石墨烯防腐材料的制备方法，包括以下几个步骤：
S1、按比例获取各原料，对石墨烯粉、添加剂进行球磨，球磨后通过筛网进行筛选，筛网目数为110目；
S2、将环氧树脂、分散剂、防沉剂、消泡剂加入溶剂中，先以800转/分钟的转速分散搅拌25分钟，再将转速调至500转/分钟，持续搅拌30分钟，获得混合液；
S3、将石墨烯粉、偶联剂、步骤S2所制得的分散液加入反应釜中，搅拌转速为1400转/分钟，搅拌时间30分钟，获得混合浆；
S4、将添加剂加入步骤S3所制得混合浆中，搅拌搅拌转速为2400转/分钟，搅拌时间45分钟，获得防腐材料成品。
实施例三：一种复合石墨烯防腐材料，由以下重量组份的成分组成：石墨烯粉12份、环氧树脂60份、偶联剂4份、分散剂6份、防沉剂8份、消泡剂2份、添加剂20份以及溶剂25份。
一种复合石墨烯防腐材料的制备方法，包括以下几个步骤：
S1、按比例获取各原料，对石墨烯粉、添加剂进行球磨，球磨后通过筛网进行筛选，筛网目数为80目；
S2、将环氧树脂、分散剂、防沉剂、消泡剂加入溶剂中，先以600转/分钟的转速分散搅拌15分钟，再将转速调至300转/分钟，持续搅拌20分钟，获得混合液；
S3、将石墨烯粉、偶联剂、步骤S2所制得的分散液加入反应釜中，搅拌转速为1100转/分钟，搅拌时间15分钟，获得混合浆；
S4、将添加剂加入步骤S3所制得混合浆中，搅拌搅拌转速为2000转/分钟，搅拌时间30分钟，获得防腐材料成品。
实施例一、实施例二、实施例三、实施例四的区别在于相互之间的组分情况有所差异，以及在后续的制作过程中，操作步骤中搅拌时间、搅拌转速、等工艺参数有所差距。
下表就各实施例特性进行测试，同时选用市场中常规的防腐涂料作为对照组来进行相同的测试，并就各实施例以及对照组特性数据列表展示，具体结果如下所示：
实施例一：
实施例二：
实施例三：
对照组：
由上表可知，本发明所制得的涂层，在附着力、冲击强度、细度、挥发性相较于常规的涂料而言，物理性质表现出来的数值更好。采用不同浓度的酸、碱、盐进行测试，采用涂层起泡作为参数基础，本发明实施例在弱酸、弱碱条件下均稳定在3800h左右起泡，在强酸、强碱条件下则稳定在3300h左右起泡；而作为对照组的相同条件下，起泡时间分布是2800h和2400h，均远小于本发明实施例的时间；同理，本发明实施例在弱盐条件下起泡时间大致为4200h，盐分较高的条件下起泡时间则为3900h，而对照组同等条件的起泡时间分布为3600h和3200h；综上所述，较传统防腐涂料而言本发明所制得的涂料具有更加优异的防腐蚀性能以及更优良的机械性能。
在实际应用中，涂料对于钢结构表面也具有良好的附着能力，从而使用时不必像传统防腐涂料对基材要求必须处理到Sa2.5级，可以省略很大部分前处理工序，如喷砂抛丸等；涂料可以与水性聚氨酯面漆配套使用于钢结构涂装上，漆膜既拥有良好的防腐性能和基材附着力，又拥有优异的紫外线屏蔽效果，涂腹使用寿命延长，同时极大限度降低施工过程中的VOC排放，实现低碳涂装。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种复合石墨烯防腐材料，其特征在于：由以下重量组份的成分组成：石墨烯粉12～20份、环氧树脂60～80份、偶联剂4～6份、分散剂6～8份、防沉剂8～12份、消泡剂2～4份、添加剂20～25份以及溶剂25～35份。
2.根据权利要求1所述的一种复合石墨烯防腐材料，其特征在于：所述石墨烯粉的粒径为500～1500目，所述环氧树脂选用环E-51环氧树脂、E-44环氧树脂、E-20环氧树脂、DER331环氧树脂、DER671环氧树脂、CYD011环氧树脂中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种复合石墨烯防腐材料，其特征在于：所述偶联剂选用环氧基官能团硅烷偶联剂，所述分散剂选用聚羧酸盐或聚乙烯醇，所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡浆中的任意一种或多种混合而成，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的任意一种或多种混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种复合石墨烯防腐材料，其特征在于：所述添加剂选用滑石粉、立德粉、云母粉、沉淀硫酸钡、磷酸锌、纳米二氧化硅中的任意一种或多种混合而成，所述溶剂由二甲苯、正丁醇、丙二醇甲醚醋酸酯按照1：0.5～0.6:0.3～0.4混合而成。
5.根据权利要求1～4任一所述的一种复合石墨烯防腐材料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
S1、按比例获取各原料；
S2、将环氧树脂、分散剂、防沉剂、消泡剂加入溶剂中，并充分均匀混合，获得混合液；
S3、将石墨烯粉、偶联剂加入步骤S2所制得的分散液中，并充分搅拌混合，获得混合浆；
S4、将添加剂加入步骤S3所制得混合浆中，并充分搅拌，获得防腐材料成品。
6.根据权利要求5所述的一种复合石墨烯防腐材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，称取原料后对石墨烯粉、添加剂进行球磨，球磨后通过筛网进行筛选，筛网目数为80～120目。
7.根据权利要求5所述的一种复合石墨烯防腐材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，先以600～800转/分钟的转速分散搅拌15～25分钟，再将转速调至300～500转/分钟，持续搅拌20～30分钟。
8.根据权利要求5所述的一种复合石墨烯防腐材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，混合浆的制取在反应釜中进行，搅拌转速为1100～1400转/分钟，搅拌时间15～30分钟。
9.根据权利要求5所述的一种复合石墨烯防腐材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，搅拌搅拌转速为2000～2400转/分钟，搅拌时间30～45分钟。
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- 2022-03-03 CN CN202210201271.8A patent/CN114410189A/zh active Pending
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