CN114752274A - 一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料及其制备方法，涉及水性工业涂料技术领域，具体涉及一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料的制备方法，包括以下重量份的原料：环氧树脂20‑50份、醛酮树脂10‑25份、聚酰胺树脂10‑25份、硝化棉5‑15份、石墨烯15‑40份、功能颜料8‑15份、填料5‑20份、助剂5‑20份和溶剂30‑70份、固定剂2‑8份。本发明制备的水性涂料，通过采用二聚酸和多元胺缩合反应合成的固化剂，可显著提高涂料的润湿性能、粘结强度、内增塑性和抗冲击能力，同时石墨烯的加入，可减少防腐材料的使用，改善涂料的环保性能。
Description
技术领域
本发明涉及水性工业涂料技术领域，具体为一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料及其制备方法。
背景技术
金属腐蚀是外界因素对金属的破坏作用。金属腐蚀总是从表露开始，向内部蔓延，或同时向表里其他部分扩展。在近三十年来，由于石油及化学工业的发展和海洋工程技术的进步，要求金属材料及其构件能在更为苛刻的腐蚀环境使用，比如化工环境和海洋环境，这就对处于苛刻腐蚀环境中的金属结构的保护提出了更高的要求。
随着环境污染问题的严重以及石油资源的枯缺，水性涂料研究和开发已经引起了人们的广泛关注，并具有十分广阔的发展前景。目前现有的水性金属涂料普遍存在防腐蚀期限较短、对表面处理要求高、颜填料分散稳定性较差、涂装后易发生闪蚀等问题。
因此，开发一种环境友好的防腐水性涂料，无需外加防腐蚀剂显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料的制备方法，以解决背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，包括以下重量份的原料：环氧树脂20-50份、醛酮树脂10-25份、聚酰胺树脂10-25份、硝化棉5-15份、石墨烯15-40份、功能颜料8-15份、填料5-20份、助剂5-20份和溶剂30-70份、固化剂2-8份。
作为本发明的优选技术方案，所述风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，包括以下重量份的原料：环氧树脂20-30份、醛酮树脂10-20份、聚酰胺树脂10-20份、硝化棉5-10份、石墨烯15-25份、功能颜料8-10份、填料5-15份、助剂5-15份和溶剂30-60份、固化剂2-5份。
作为本发明的优选技术方案，所述风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，包括以下重量份的原料：环氧树脂20份、醛酮树脂10份、聚酰胺树脂10份、硝化棉5份、石墨烯15份、功能颜料10份、填料10份、助剂10份和溶剂30份，固化剂3份。
作为本发明的优选技术方案，所述助剂为消泡剂、分散剂、活性剂和偶联剂。
作为本发明的优选技术方案，所述活性剂为聚丙烯酸、羧甲基纤维素中的一种或多种，所述消泡剂为聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂、聚醚改性硅类小瓶消泡剂或聚硅氧烷消泡剂中的一种。
作为本发明的优选技术方案，所述分散剂为TEGODispers 757W分散剂、TEGODispers 750W分散剂或TEGODispers 755W分散剂中的一种，所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸脂偶联剂中一种。
作为本发明的优选技术方案，所述颜料为钛白粉、色素炭黑、大红粉、酞青绿和超细滑石粉中一种或多种，所述填料为纳米玻璃鳞片、不锈钢鳞片或云母鳞片中的一种。
作为本发明的优选技术方案，所述固化剂由以下方法制得：在二聚酸中加入多元胺，并加热至300℃，静置半小时得固化剂。
作为本发明的优选技术方案，所述溶剂由以下方法制得：在二甲苯中加入异丁醇混合搅拌得溶剂。
作为本发明的优选技术方案，所述二聚酸和多元胺的质量比为1-1:2，所述二甲苯和异丁醇的质量比为1:2-3。
本发明还提出了一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，称取环氧树脂20-50份、醛酮树脂10-25份、聚酰胺树脂10-25份、硝化棉5-15份、石墨烯15-40份、功能颜料8-15份、填料5-20份、助剂5-20份、溶剂30-70份和固定剂2-8份，备用；
S2、将石墨烯放入研磨器，研磨至8-20um，此时将石墨烯和环氧树脂混合，并加入一定量的溶剂，放入搅拌机，搅拌1-3h，得混合液a；
S3、将醛酮树脂和聚酰胺树脂放入研磨器，并加入溶剂，缓慢搅拌至固体含量小于30％，此时加入硝化棉，再次搅拌至硝化棉消失为止，得混合液b；
S4、将混合液a和混合液b混合搅拌并加入颜料和填料，放入混合机中，搅拌0.5-1h，并在搅拌同时缓慢加入助剂，当助剂加入到混合液为适宜粘度时，此时加入固定剂，再次搅拌0.5h，并加热至90℃，即得风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料。
与现有技术相比，本发明提供了一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料的制备方法，具备以下有益效果：
1、本发明制备方法中，通过在涂料中引入石墨烯，而石墨烯独特的二维片层结构可叠加状，可形成水分子、氯离子等小分子腐蚀介质难以通过的致密隔绝层，使涂料的屏蔽性能大幅提升，并通过石墨烯的强疏水性，使得涂层的耐水性能显著提高，同时由于石墨烯极低的面密度，可大幅降低涂料颜基比，减少有机溶剂的用量，改善涂料的环保性能。
2、本发明制备方法中，通过引入聚酰胺树脂、醛酮树脂和硝化棉，而聚酰胺树脂与硝化棉、醛酮树脂等原材料配套使用可提高涂料的光泽、附着力、颜料润湿性，使涂料在冬天存放时不易冻结，从而扩大了涂料的应用范围，而固化剂采用二聚酸与多元胺缩合反应合成，可有效提高涂料润湿性能、粘结强度、内增塑性，该固定剂比以胺熟化的环氧树脂能耐更大的冲击力。
附图说明
图1为本发明实施例石墨烯的引入对涂料的耐酸性和耐水性示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
实施例一：
本发明提出的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，包括以下重量份的原料：环氧树脂20份、醛酮树脂10份、聚酰胺树脂10份、硝化棉5份、石墨烯15份、功能颜料10份、填料10份、助剂10份和溶剂30份，固化剂3份；
其中，固化剂由以下方法制得：在二聚酸中加入多元胺，并加热至300℃，静置半小时得固化剂，二聚酸和多元胺的质量比为1-1；
溶剂由以下方法制得：在二甲苯中加入异丁醇混合搅拌得溶剂，二甲苯和异丁醇的质量比为1-3；
本发明还提出一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，称取环氧树脂20份、醛酮树脂10份、聚酰胺树脂10份、硝化棉5份、石墨烯15份、功能颜料10份、填料10份、助剂10份、溶剂30份和固化剂3份，备用；
S2、将石墨烯放入研磨器，研磨至8-20um，此时将石墨烯和环氧树脂混合，并加入一定量的溶剂，放入搅拌机，搅拌1-3h，得混合液a；
S3、将醛酮树脂和聚酰胺树脂放入研磨器，并加入溶剂，缓慢搅拌至固体含量小于30％，此时加入硝化棉，再次搅拌至硝化棉消失为止，得混合液b；
S4、将混合液a和混合液b混合搅拌并加入颜料和填料，放入混合机中，搅拌0.5-1h，并在搅拌同时缓慢加入助剂，当助剂加入到混合液为适宜粘度时，此时加入固化剂，再次搅拌0.5h，并加热至90℃，即得风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料。
实施例二：
本发明提出的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，包括以下重量份的原料：环氧树脂25份、醛酮树脂15份、聚酰胺树脂15份、硝化棉7.5份、石墨烯20份、功能颜料10份、填料10份、助剂10份和溶剂40份，固化剂4份；
其中，固化剂由以下方法制得：在二聚酸中加入多元胺，并加热至300℃，静置半小时得固化剂，二聚酸和多元胺的质量比为2-3；
溶剂由以下方法制得：在二甲苯中加入异丁醇混合搅拌得溶剂，二甲苯和异丁醇的质量比为1-2；
本发明还提出一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，称取环氧树脂25份、醛酮树脂15份、聚酰胺树脂15份、硝化棉7.5份、石墨烯20份、功能颜料10份、填料10份、助剂10份和溶剂40份，固化剂4份，备用；
S2、将石墨烯放入研磨器，研磨至8-20um，此时将石墨烯和环氧树脂混合，并加入一定量的溶剂，放入搅拌机，搅拌1-3h，得混合液a；
S3、将醛酮树脂和聚酰胺树脂放入研磨器，并加入溶剂，缓慢搅拌至固体含量小于30％，此时加入硝化棉，再次搅拌至硝化棉消失为止，得混合液b；
S4、将混合液a和混合液b混合搅拌并加入颜料和填料，放入混合机中，搅拌0.5-1h，并在搅拌同时缓慢加入助剂，当助剂加入到混合液为适宜粘度时，此时加入固化剂，再次搅拌0.5h，并加热至90℃，即得风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料。
实施例三：
本发明提出的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，包括以下重量份的原料：环氧树脂30份、醛酮树脂20份、聚酰胺树脂20份、硝化棉10份、石墨烯25份、功能颜料10份、填料10份、助剂10份和溶剂50份，固化剂5份；
其中，固化剂由以下方法制得：在二聚酸中加入多元胺，并加热至300℃，静置半小时得固化剂，二聚酸和多元胺的质量比为1-2；
溶剂由以下方法制得：在二甲苯中加入异丁醇混合搅拌得溶剂，二甲苯和异丁醇的质量比为2-3；
本发明还提出一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，称取环氧树脂30份、醛酮树脂20份、聚酰胺树脂20份、硝化棉10份、石墨烯25份、功能颜料10份、填料10份、助剂10份和溶剂50份，固化剂5份，备用；
S2、将石墨烯放入研磨器，研磨至8-20um，此时将石墨烯和环氧树脂混合，并加入一定量的溶剂，放入搅拌机，搅拌1-3h，得混合液a；
S3、将醛酮树脂和聚酰胺树脂放入研磨器，并加入溶剂，缓慢搅拌至固体含量小于30％，此时加入硝化棉，再次搅拌至硝化棉消失为止，得混合液b；
S4、将混合液a和混合液b混合搅拌并加入颜料和填料，放入混合机中，搅拌0.5-1h，并在搅拌同时缓慢加入助剂，当助剂加入到混合液为适宜粘度时，此时加入固化剂，再次搅拌0.5h，并加热至90℃，即得风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料。
将经本发明实施例一～实施例三制得的风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料取出一部分进行测试，由图1可知，本发明实施例一～实施例三制得的风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料中石墨烯的引入对涂料的耐酸性和耐水性有显著提高。
附表1
通过附表1对比可知，本发明实施例一～实施例三制得的风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料对比现有水性涂料具有优异的贮存稳定性，同时涂料的耐冲击性、附着力和粘度都有所提高。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：环氧树脂20-50份、醛酮树脂10-25份、聚酰胺树脂10-25份、硝化棉5-15份、石墨烯15-40份、功能颜料8-15份、填料5-20份、助剂5-20份和溶剂30-70份、固化剂2-8份。
2.根据权利要求1所述的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，其特征在于：环氧树脂20-30份、醛酮树脂10-20份、聚酰胺树脂10-20份、硝化棉5-10份、石墨烯15-25份、功能颜料8-10份、填料5-15份、助剂5-15份和溶剂30-60份、固化剂2-5份。
3.根据权利要求1所述的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，其特征在于：环氧树脂20份、醛酮树脂10份、聚酰胺树脂10份、硝化棉5份、石墨烯15份、功能颜料10份、填料10份、助剂10份和溶剂30份，固化剂3份。
4.根据权利要求1所述的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，其特征在于：所述助剂为消泡剂、分散剂、活性剂和偶联剂。
5.根据权利要求4所述的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，其特征在于：所述活性剂为聚丙烯酸、羧甲基纤维素中的一种或多种，所述消泡剂为聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂、聚醚改性硅类消泡剂或聚硅氧烷消泡剂中的一种。
6.根据权利要求4所述的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，其特征在于：所述分散剂为TEGO Dispers 757W分散剂、TEGO Dispers 750W分散剂或TEGO Dispers 755W分散剂中的一种，所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸脂偶联剂中一种。
7.根据权利要求1所述的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，其特征在于：所述颜料为钛白粉、色素炭黑、大红粉、酞青绿和超细滑石粉中一种或多种，所述填料为纳米玻璃鳞片、不锈钢鳞片或云母鳞片中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，其特征在于，所述固化剂由以下方法制得：在二聚酸中加入多元胺，并加热至300℃，静置半小时得固化剂。
9.根据权利要求1所述的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，其特征在于，所述溶剂由以下方法制得：在二甲苯中加入异丁醇混合搅拌得溶剂。
10.根据权利要求8或9所述的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料，其特征在于：所述二聚酸和多元胺的质量比为1-1:2，所述二甲苯和异丁醇的质量比为1:2-3。
11.一种根据权利要求1-9任一项所述的一种风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量份计，称取环氧树脂20-50份、醛酮树脂10-25份、聚酰胺树脂10-25份、硝化棉5-15份、石墨烯15-40份、功能颜料8-15份、填料5-20份、助剂5-20份、溶剂30-70份和固化剂2-8份，备用；
S2、将石墨烯放入研磨器，研磨至8-20um，此时将石墨烯和环氧树脂混合，并加入一定量的溶剂，放入搅拌机，搅拌1-3h，得混合液a；
S3、将醛酮树脂和聚酰胺树脂放入研磨器，并加入溶剂，缓慢搅拌至固体含量小于30％，此时加入硝化棉，再次搅拌至硝化棉消失为止，得混合液b；
S4、将混合液a和混合液b混合搅拌并加入颜料和填料，放入混合机中，搅拌0.5-1h，并在搅拌同时缓慢加入助剂，当助剂加入到混合液为适宜粘度时，此时加入固定剂，再次搅拌0.5h，并加热至90℃，即得风能发电机塔筒用石墨烯防腐水性涂料。
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