CN115029027B - 一种石墨烯载锌粉体及基于其的防腐涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯载锌粉体及基于其的防腐涂料，是在涂料中加入有通过化学键连接的石墨烯与锌粉的复合物。本发明制备的改性石墨烯防腐涂料，可有效提高锌与钢铁间以及锌颗粒互相之间的导电性，涂层致密、腐蚀路线延长，不仅降低了单位面积内的耗锌量和涂层厚度，而且提高了涂层的抗冲击性能和抗蚀性能，且涂层具有一定的散热性能。

Description

一种石墨烯载锌粉体及基于其的防腐涂料
技术领域
本发明涉及防腐材料领域，具体涉及一种改性石墨烯防腐涂料。
背景技术
从二十世纪以来，防腐材料领域的研究与发展十分迅速，逐渐形成了品种丰富、性能优异、适用于不同场景的众多防腐涂料。随着时代的发展，科技水平飞速进步，人们的环保意识也逐渐加强，涂料行业也逐渐由传统的溶剂型向水性转型。水性涂料因其以水作为溶剂，施工方便，具有无毒、安全、对人体和环境危害小等诸多优点，近年来发展特别迅速。其中水性富锌底漆，利用锌来对钢铁进行防腐保护，是目前最常用的方法。但其锌的利用率不到40％，造成了巨大的浪费，这主要是树脂对锌的包裹和锌被氧化成锌盐形成的导电阻隔所致。因此即使是富锌涂层，仍然存在使用寿命短、维护费用高的问题。如何提高锌的利用率，来达到更好的防腐性能，成为行业需要突破的问题。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种石墨烯载锌粉体及基于其的防腐涂料，旨在使其具有锌含量低、防腐性能持久、水性环保、施工简单、成本低等优点。
本发明为实现目的，采用如下技术方案：
本发明首先公开了一种石墨烯载锌粉体，其制备方法包括如下步骤
S1、将天然的鳞片石墨、高锰酸钾和浓硫酸混合并常温搅拌2～3小时，再在40～50℃下搅拌反应0.5～2小时，加入足量水，再加入过量过氧化氢以终止反应，然后抽滤洗涤至中性，获得氧化石墨滤饼；
S2、将所述氧化石墨滤饼分散在去离子水中，加入表面活性剂和纳米氧化锌并超声分散均匀，所得混合液经喷雾干燥，获得氧化石墨与纳米氧化锌混合粉体；
S3、在所述氧化石墨与纳米氧化锌混合粉体中加入碳，然后放入管式炉内，在氩/氢混合气的环境中进行高温还原反应，即获得石墨烯载锌粉体。
进一步地，步骤S1中，鳞片石墨、高锰酸钾和浓硫酸的质量比为1：2.5～3：25～30，搅拌速度为300～1000rpm。
进一步地，步骤S2中，所述混合液内各物料的质量百分比为氧化石墨滤饼5～30％、去离子水20～60％、表面活性剂0.1～5％、纳米氧化锌20～50％，所述纳米氧化锌的粒径为5～200nm，所述表面活性剂为PVP。
进一步地，步骤S2中，所述超声分散的功率为100W～500W、分散时间为10～60min。
进一步地，步骤S3中，所述碳为焦碳或木炭，混合粉体与碳的重量比为10：1～3；所述高温还原反应的温度为1000～1300℃、反应时间为0.5～1.5h。
本发明还公开了一种防腐涂料，其包含上述的石墨烯载锌粉体，其制备方法为：
将所述石墨烯载锌粉体、填料、去离子水和第一助剂搅拌均匀、研磨获得防腐浆料；
将所述防腐浆料与粘结剂、第二助剂充分混合，即获得含石墨烯载锌粉体的防腐涂料。
进一步地，所述防腐浆料中各物料的质量百分比为石墨烯载锌粉体20～50％、填料10～40％、去离子水20～40％、第一助剂0.5～5％，所述填料为云母粉、滑石粉、氧化锌、磷酸锌和碳酸钙中的至少一种，所述第一助剂为水性分散剂，所述搅拌的转速为2500rpm、搅拌时间为15min，所述研磨采用卧式砂磨机进行研磨。
进一步地，所述防腐涂料中各物料的质量百分比为防腐浆料23～75％、粘结剂23～75％、第二助剂0.1～3％；所述粘结剂为水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂、氨基树脂和固化剂中的至少一种，所述第二助剂为增稠剂、消泡剂和润湿剂中的至少一种。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明制备的改性石墨烯防腐涂料，可有效提高锌与钢铁间以及锌颗粒互相之间的导电性，涂层致密、腐蚀路线延长，不仅降低了单位面积内的耗锌量和涂层厚度，而且提高了涂层的抗冲击性能和抗蚀性能，且涂层具有一定的散热性能。
2、本发明通过对石墨烯的改性，将锌粉和石墨烯充分结合然后添加到涂料体系中制备成一种防腐性能优异的涂料，优势在于：(1)延长防腐时间。石墨烯材料具有很高的电子迁移率，与锌粉结合在一起，保证了锌粉之间的良好的导电性，发生腐蚀时石墨烯活化了金属锌颗粒，锌被充分利用，持久的发挥电化学保护作用。(2)石墨烯对腐蚀介质有不可渗透性，表现出超强的屏蔽隔离性能。(3)石墨烯层与层之间有良好的润滑作用，能够有效地降低涂层内部应力，提高涂层的柔韧性、抗冲击性和耐磨性。(4)石墨烯具有较高的热导率，是金属的10倍以上，可加快涂料的散热效果，提高耐温性能，延长使用寿命。
附图说明
图1为各实施例与对比例的散热性能对比。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1～4
本实施例按如下步骤制备含石墨烯载锌粉体的防腐涂料：
步骤1、石墨烯载锌粉体的制备
在500mL烧杯中先加入150g质量浓度为98％的浓硫酸，再在搅拌的条件下依次缓慢加入5g石墨和15g高锰酸钾，常温下400rpm搅拌2小时，再在45℃水浴下搅拌反应0.5小时。边搅拌边缓慢加入200g去离子水，然后转移到5000mL烧杯中，加够2000mL的去离子水，加入过量过氧化氢直至没有气泡冒出。最后抽滤洗涤至中性，得到氧化石墨滤饼。
取10g氧化石墨滤饼分散在57g去离子水中，加入3g聚乙烯吡咯烷酮K30和30g纳米氧化锌，机械搅拌20min，然后以500W的功率超声分散30min。将混合液经过高速离心喷雾干燥机制得氧化石墨与纳米氧化锌混合粉体。
取30份氧化石墨与纳米氧化锌混合粉体，加入6份焦碳粉，然后放入管式炉内，在氩/氢混合气(H2体积百分比为40％)的环境中1200℃高温还原反应0.5h，即获得石墨烯载锌粉体。
步骤2、防腐浆料的制备
将40份石墨烯载锌粉体、20份云母粉、38份去离子水和2份水性分散剂(迪高760W)混合后，以2500rm的转速机械搅拌15min，然后加入卧式砂磨机研磨至细度在40μm以下，获得防腐浆料F1。
将40份未处理的锌粉、20份云母粉、38份去离子水和2份水性分散剂(迪高760W)混合后，以2500rm的转速机械搅拌15min，然后加入卧式砂磨机研磨至细度在40μm以下，获得对比防腐浆料F2。
步骤3、防腐涂料的制备
按照表1中的配方，将防腐浆料、粘结剂(
Figure BDA0003770571480000032
6075环氧树脂、
Figure BDA0003770571480000033
7013固化剂)和助剂(CLAYMINTOM EJ膨润土、Tego1488消泡剂和Tego245润湿剂)充分混合，用膨润土调节粘度到200～500mpa.s，最终制得含石墨烯载锌粉体的防腐涂料和作为对比的普通锌粉涂料。
将各实施例所制备的防腐涂料在气压4Kgf/cm2下喷涂测试钢板上，形成100±5μm湿膜厚度；另外将涂料喷涂在散热器上，形成20～40μm的湿膜厚度，常温自干。在50％湿度、25℃的环境下养护7天后进行如表2所示的物化性能测试，结果见表3。对散热器进行散热参数性能测试，结果见表4和图1。
表1各实施例和对比例的防腐涂料配方
Figure BDA0003770571480000031
Figure BDA0003770571480000041
表2各实施例和对比例的防腐涂料物化性能测试方法
项目 检测方法 测试仪器
外观 目测 —
细度(μm) GB/T1724-79 刮板细度计(QXD-100型)
固体含量(％) GB/T1732-93-2007 恒温干燥箱
干膜厚度 GBT13452.2-2008 涂层厚度测试仪
冲击强度kg.cm GB/T1732-93 QCJ型漆膜冲击仪
硬度(H)7天后测试 GB/T6739-2006 铅笔硬度计
附着力 GB/T9286-1998 百格刀
耐盐水性 GB/T1763-79 3％NaCl溶液中浸泡7天
耐酸性 GB/T1763-79 3％H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>溶液中浸泡7天
耐碱性 GB/T1763-79 5％Na0H溶液中浸泡15天
耐盐雾性 GB/T1771-2007 精密型盐雾试验机
表3各实施例和对比例的防腐涂料物化性能对比
Figure BDA0003770571480000042
表4各实施例和对比例的防腐涂料散热性能参数表
参数 空白散热器 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例
涂层厚度(μm) 0 15～25 15～25 15～25 15～25 15～25
室温(℃) 30 30 30 30 30 30
平衡温度(℃) 85.0 73.2 75.4 76.5 79.4 81.3
降温幅度(℃) / 11.8 9.6 8.5 5.6 3.7
热辐射系数 0.06 0.97 0.95 0.94 0.91 0.68
结合表1、表3、表4、图1数据，可得出本发明实施例1～4所制备的改性石墨烯防腐涂料与对比例相比具有以下优点：
1、可明显提高防腐涂料的耐盐雾性能；
2、降低了单位面积内的耗锌量和涂层厚度；
3、可提高漆膜的耐冲击性能；
4、具有良好散热性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出相应的调整和改进，这些调整和改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种石墨烯载锌粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将天然的鳞片石墨、高锰酸钾和浓硫酸混合并常温搅拌2～3小时，再在40～50℃下搅拌反应0.5～2小时，加入足量水，再加入过量过氧化氢以终止反应，然后抽滤洗涤至中性，获得氧化石墨滤饼；
S2、将所述氧化石墨滤饼分散在去离子水中，加入表面活性剂和纳米氧化锌并超声分散均匀，所得混合液经喷雾干燥，获得氧化石墨与纳米氧化锌混合粉体；所述混合液内各物料的质量百分比为氧化石墨滤饼5～30％、去离子水20～60％、表面活性剂0.1～5％、纳米氧化锌20～50％，所述纳米氧化锌的粒径为5～200nm，所述表面活性剂为PVP；
S3、在所述氧化石墨与纳米氧化锌混合粉体中加入碳，然后放入管式炉内，在氩/氢混合气的环境中进行高温还原反应，即获得石墨烯载锌粉体；所述碳为焦碳或木炭，混合粉体与碳的重量比为10：1～3；所述高温还原反应的温度为1000～1300℃、反应时间为0.5～1.5h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，鳞片石墨、高锰酸钾和浓硫酸的质量比为1：2.5～3：25～30，搅拌速度为300～1000rpm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述超声分散的功率为100W～500W、分散时间为10～60min。
4.一种权利要求1～3中任意一项所述制备方法所制得的石墨烯载锌粉体。
5.一种防腐涂料，其包含权利要求4所述的石墨烯载锌粉体。
6.根据权利要求5所述的防腐涂料，其特征在于：
将所述石墨烯载锌粉体、填料、去离子水和第一助剂搅拌均匀、研磨获得防腐浆料；
将所述防腐浆料与粘结剂、第二助剂充分混合，即获得含石墨烯载锌粉体的防腐涂料。
7.根据权利要求6所述的防腐涂料，其特征在于：所述防腐浆料中各物料的质量百分比为石墨烯载锌粉体20～50％、填料10～40％、去离子水20～40％、第一助剂0.5～5％，所述填料为云母粉、滑石粉、氧化锌、磷酸锌和碳酸钙中的至少一种，所述第一助剂为水性分散剂，所述搅拌的转速为2500rpm、搅拌时间为15min，所述研磨采用卧式砂磨机进行研磨。
8.根据权利要求7所述的防腐涂料，其特征在于：所述防腐涂料中各物料的质量百分比为防腐浆料23～75％、粘结剂23～75％、第二助剂0.1～3％；所述粘结剂为水性环氧树脂和固化剂，所述第二助剂为增稠剂、消泡剂和润湿剂中的至少一种。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5511175A (en) * 1978-07-11 1980-01-25 Kansai Paint Co Ltd Electrodeposition coating method
WO2003048259A2 (de) * 2001-12-05 2003-06-12 Chemetall Gmbh Polymeres beschichtungsgemisch, verfahren zum aufbringen dieses beschichtungsgemisches auf einer metallischen unterlage zum schutz einer kante oder einer partie, überzug, derart beschichtete unterlage und deren verwendung
CN110551438A (zh) * 2019-09-06 2019-12-10 洛阳双瑞防腐工程技术有限公司 一种长效耐盐雾石墨烯改性环氧锌粉防腐涂料及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI563517B (en) * 2015-05-22 2016-12-21 Chuan Hsi Res Co Ltd Conductive paste composition, conductive structure and method of producing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5511175A (en) * 1978-07-11 1980-01-25 Kansai Paint Co Ltd Electrodeposition coating method
WO2003048259A2 (de) * 2001-12-05 2003-06-12 Chemetall Gmbh Polymeres beschichtungsgemisch, verfahren zum aufbringen dieses beschichtungsgemisches auf einer metallischen unterlage zum schutz einer kante oder einer partie, überzug, derart beschichtete unterlage und deren verwendung
CN110551438A (zh) * 2019-09-06 2019-12-10 洛阳双瑞防腐工程技术有限公司 一种长效耐盐雾石墨烯改性环氧锌粉防腐涂料及其制备方法

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