CN115820076A - 一种石墨烯复合热电防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯复合热电防腐涂料，按照质量比包括如下组分：石墨烯浆料1‑10份，环氧树脂25‑45份，防锈填料20‑55份，二甲苯溶剂14‑15份，偶联剂0.5‑2份。本发明还公开了一种石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法，将石墨烯浆料、环氧树脂、防锈填料、二甲苯溶剂、偶联剂、分散剂、消泡剂、乙二醇丁醚溶剂混合搅拌均匀后，随后将防沉剂加入容器中，将转速调整为1500rmp持续搅拌15min。本发明利用偶联剂和防锈填料，改善了其涂料的光学、物理以及化学性能，并且具有了非常好的分散性及粘合力，从而提高了涂料的防腐效果以及提升了涂料本身在材料表面的粘结性，使用该涂料能够大大提升防腐性能和使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，特别涉及一种石墨烯复合热电防腐涂料，还涉及该石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法。
背景技术
目前建筑行业中，钢结构具有重量轻、抗震性好、工业化程度高等特点，与传统的砖瓦结构以及耗能高，大量耗费土地资源的混凝土结构相比，具有诸多优势，是当今建筑界的发展趋势。应用和推广钢结构建筑对促进我国国民经济建设的可持续发展具有重要意义。
随着钢结构的逐步推广应用，关于钢结构的腐蚀与防护问题也逐渐受到建筑界的关注与重视，现如今腐蚀生锈对人们的生活产生大量的不便，造成大量的能源和资源的损失浪费，每年给各国带来巨额的经济损失，在中国，每年金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的4％，腐蚀损失甚至超过了火灾、风灾和地震造成损失的总和。如此惊人的损耗，使得人们对于高性能防腐涂料的迫切需求日益增加。
然而传统的防腐涂料在使用后，会对环境造成污染，而且防腐的作用比较单一，防腐效果差，而且容易脱落等问题，其已经无法满足行业发展的需求；其中，现有的石墨烯防腐涂料中的防腐填料以纯石墨烯为主，这种单一的组分只能起到隔绝空气的作用，其防腐性能并不是非常好，因此就会限制其使用的范围；而且现有的石墨烯复合热电防腐涂料在制备的过程中，首先要制备关于石墨烯的功能性的材料，而且还通过一定的步骤后续加入其他涂料，使其制备时间长而且工艺相对复杂。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种石墨烯复合热电防腐涂料，解决了现有的石墨烯防腐涂料防腐效果不佳导致使用范围受限的问题。
本发明的主要目的还在于提供一种石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法，解决了目前的石墨烯防腐涂料在制备的过程中因制备方式繁琐而影响到制备效率的问题。
为实现上述目的，本发明采取的第一种技术方案为：一种石墨烯复合热电防腐涂料，包括以下组分：石墨烯浆料，环氧树脂，防锈填料，二甲苯溶剂，偶联剂。
优选的，上述各组分按照质量比分别为：石墨烯浆料1-10份，环氧树脂25-45份，防锈填料20-55份，二甲苯溶剂14-15份，偶联剂0.5-2份。
进一步地，所述石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：分散剂。
进一步地，所述石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：消泡剂。
进一步地，所述石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：乙二醇丁醚溶剂。
进一步地，所述石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：防沉剂。
进一步地，所述石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：固化剂。
本发明采取的第二种技术方案为：一种石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
将石墨烯浆料1-10份、环氧树脂25-45份和防锈填料20-55份加入容器中，以2000rmp的转速搅拌15min后使石墨烯浆料、环氧树脂和防锈填料混合均匀后，加入二甲苯溶剂14-15份和偶联剂0.5-2份，同时将转速调整为2500rmp持续搅拌10min，使二甲苯溶剂和偶联剂与容器中各组分分散均匀；
将分散剂加入容器中，同时将转速调整为3000rmp持续搅拌15min，使分散剂与同期中各组分分散均匀；
将乙二醇丁醚溶剂和消泡剂加入容器中，同时将转速调整为1000rmp持续搅拌25min，使乙二醇丁醚溶剂和消泡剂与容器中各组分分散均匀，即得出所述石墨烯复合热电防腐涂料。
进一步地，将石墨烯浆料、环氧树脂、防锈填料、二甲苯溶剂、偶联剂、分散剂、消泡剂、乙二醇丁醚溶剂混合搅拌均匀后，随后将防沉剂加入容器中，将转速调整为1500rmp持续搅拌15min，使防沉剂与容器中各组分分散均匀；
将固化剂加入容器中，以1000rmp持续搅拌10min，使固化剂与容器中各组分分散均匀，即得所述石墨烯复合热电防腐涂料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的石墨烯复合热电防腐涂料及其制备方法，石墨烯本身具有优异的力学性能、导热性能和较大的比表面积，可集合多种材料的优异性能，提高涂料的导热性能，并且利用偶联剂和防锈填料，改善了其涂料的光学、物理以及化学性能，并且具有了非常好的分散性及粘合力，从而提高了涂料的防腐效果以及提升了涂料本身在材料表面的粘结性，使用该涂料能够大大提升防腐性能和使用寿命。本发明将一定比例的原料按照特定的加入顺序混合，经过简单的步骤即可得到石墨烯复合热电防腐涂料，而且该制备方法工艺简单，成本低廉。
具体实施方式
本发明公开了一种石墨烯复合热电防腐涂料，包括以下组分：石墨烯浆料，环氧树脂，防锈填料，二甲苯溶剂，偶联剂；
石墨烯浆料主要由石墨烯和去离子水组成。该产品具有石墨烯含量高、分散性好、导电导热性能优良等特点，添加到电热浆料中制成电热膜产品具备发热快且均匀、功率稳定、电转化效率、寿命长高等优点；
环氧树脂包括为双酚A型环氧树脂，常见的双酚A型环氧树脂如E55、E51、E44、E42、E35、E20、E12、E06、E03的一种或一种以上，优选的环氧树脂为E55、E51；
防锈填料包括锌粉、云母粉、磷酸锌、纳米SiO2、石墨烯浆料一种或一种以上，优选的防锈填料为锌粉和云母粉，以改善涂料的光学、物理和化学性能，从而增强石墨烯复合热电防腐涂料的防腐防锈性能；
二甲苯溶剂广泛用于涂料、树脂、染料、油墨等行业做溶剂；
偶联剂为氨基封端的硅烷偶联剂，如氨乙基二硅氧烷、KH550、南大42、南大73、KH602等常见的氨基封端的硅烷偶联剂均可，偶联剂的加入，能够改善基础填料和石墨烯在环氧树脂中的分散性及粘合力，改善基础填料和石墨烯与环氧树脂之间的相容性。
优选地，各组分按照质量比分别为：石墨烯浆料1-10份，环氧树脂25-45份，防锈填料20-55份，二甲苯溶剂14-15份，偶联剂0.5-2份。
进一步地，为了防止石墨烯复合热电防腐涂料各个组分本体之间有凝结的可能，导致该石墨烯复合热电防腐涂料混合不均匀的情况发生，本发明的石墨烯复合热电防腐涂料中还添加有分散剂。示例性的，分散剂可以选择苯乙烯系嵌段共聚物，其质量为5-15份。
进一步地，为了抑制或消除在制备该石墨烯复合热电防腐涂料的过程中产生的气泡，本发明的石墨烯复合热电防腐涂料中还添加有消泡剂。示例性的，消泡剂可以选择聚醚改性的硅油，其质量为0.6-1.9份。
进一步地，石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：乙二醇丁醚溶剂，其质量为30-70份；
乙二醇丁醚溶剂主要用于涂料、树脂、染料、油墨等行业做溶剂，使各组分之间更好混合。
进一步地，为了防止在制备该石墨烯复合热电防腐涂料的过程中各组分发生沉积的可能，本发明的防沉剂石墨烯复合热电防腐涂料中还添加有防沉剂；防沉剂可选择聚酰胺蜡，其质量比为8-12份。
进一步地，石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：固化剂，其质量为20-120份；
固化剂又称为硬化剂，使热固性树脂必不可少的固化反应及，而固化剂包括聚酰胺和芳香胺类固化剂一种或一种以上，优选的固化剂为聚酰胺固化剂，由于结构中含有较长的脂肪酸碳链和氨基，可使固化产物具有高的弹性和粘连力及耐水性，而且其施工性较好，配比例较宽，毒性小，基本上没有挥发物。
本发明还公开了该石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
将石墨烯浆料1-10份、环氧树脂25-45份和防锈填料20-55份加入容器中，以2000rmp的转速搅拌15min后使石墨烯浆料、环氧树脂和防锈填料混合均匀后，加入二甲苯溶剂14-15份和偶联剂0.5-2份，同时将转速调整为2500rmp持续搅拌10min，使二甲苯溶剂和偶联剂与容器中各组分分散均匀，首先将石墨烯浆料、环氧树脂和防锈填料进行搅拌，从而将其之间先进行搅拌，使其具有了较好的防腐防锈性能，再加入二甲苯溶剂和偶联剂进行搅拌，使其和环氧树脂之间有更好的分散性以及粘合力；
将分散剂加入容器中，同时将转速调整为3000rmp持续搅拌15min，使分散剂与同期中各组分分散均匀，在加入分散剂后可以将各个组分之间充分分散，使其搅拌得更加均匀；
将乙二醇丁醚溶剂和消泡剂加入容器中，同时将转速调整为1000rmp持续搅拌25min，使乙二醇丁醚溶剂和消泡剂与容器中各组分分散均匀，即得出石墨烯复合热电防腐涂料，再次使用溶剂中的乙二醇丁醚溶剂可以使消泡剂在加入组分后使其搅拌得更加均匀。
进一步地，将石墨烯浆料、环氧树脂、防锈填料、二甲苯溶剂、偶联剂、分散剂、消泡剂、乙二醇丁醚溶剂混合搅拌均匀后，随后将防沉剂加入容器中，将转速调整为1500rmp持续搅拌15min，使防沉剂与容器中各组分分散均匀，通过将防沉剂加入混合好后的石墨烯复合热电防腐涂料中，可以防止内部组分发生沉积而产生混合不均匀的问题；
将固化剂加入容器中，以1000rmp持续搅拌10min，使固化剂与容器中各组分分散均匀，即得所述石墨烯复合热电防腐涂料，最后将固化剂加入具有防沉剂的涂料中，可使涂料在均匀的状态下进行硬化，并且固化剂和上述的环氧树脂的固化反应后，可使其结构更加稳定，达到更好的弹性和粘连力及耐水性。
下面将结合本发明实施例，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1
本实施例公开一种石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
将石墨烯浆料2份、环氧树脂28份和防锈填料25份加入容器中，以2000rmp的转速搅拌15min后使石墨烯浆料、环氧树脂和防锈填料混合均匀后，加入二甲苯溶剂14.2份和偶联剂1份，同时将转速调整为2500rmp持续搅拌10min，使二甲苯溶剂和偶联剂与容器中各组分分散均匀；
将分散剂7份加入容器中，同时将转速调整为3000rmp持续搅拌15min，使分散剂与同期中各组分分散均匀；
将乙二醇丁醚溶剂35份和消泡剂0.9份加入容器中，同时将转速调整为1000rmp持续搅拌25min，使乙二醇丁醚溶剂和消泡剂与容器中各组分分散均匀，即得出所述石墨烯复合热电防腐涂料。
将防沉剂8份加入容器中，将转速调整为1500rmp持续搅拌15min，使防沉剂与容器中各组分分散均匀；
将固化剂30份加入容器中，以1000rmp持续搅拌10min，使固化剂与容器中各组分分散均匀，即得所述石墨烯复合热电防腐涂料。
利用ASTM E1530测试方法，测定石墨烯导热防腐涂料的导热系数，每个样品测试3次，取平均值，测试指标见表1。
实施例2
本实施例公开一种石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
将石墨烯浆料3份、环氧树脂32份和防锈填料30份加入容器中，以2000rmp的转速搅拌15min后使石墨烯浆料、环氧树脂和防锈填料混合均匀后，加入二甲苯溶剂14.3份和偶联剂1份，同时将转速调整为2500rmp持续搅拌10min，使二甲苯溶剂和偶联剂与容器中各组分分散均匀；
将分散剂9份加入容器中，同时将转速调整为3000rmp持续搅拌15min，使分散剂与同期中各组分分散均匀；
将乙二醇丁醚溶剂40份和消泡剂1.2份加入容器中，同时将转速调整为1000rmp持续搅拌25min，使乙二醇丁醚溶剂和消泡剂与容器中各组分分散均匀，即得出所述石墨烯复合热电防腐涂料。
将防沉剂9份加入容器中，将转速调整为1500rmp持续搅拌15min，使防沉剂与容器中各组分分散均匀；
将固化剂50份加入容器中，以1000rmp持续搅拌10min，使固化剂与容器中各组分分散均匀，即得所述石墨烯复合热电防腐涂料。
导热系数和防腐性能测试方法与实施例1中相同，测试指标见表1。
实施例3
本实施例公开一种石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
将石墨烯浆料5份、环氧树脂35份和防锈填料35份加入容器中，以2000rmp的转速搅拌15min后使石墨烯浆料、环氧树脂和防锈填料混合均匀后，加入二甲苯溶剂14.5份和偶联剂1.3份，同时将转速调整为2500rmp持续搅拌10min，使二甲苯溶剂和偶联剂与容器中各组分分散均匀；
将分散剂11份加入容器中，同时将转速调整为3000rmp持续搅拌15min，使分散剂与同期中各组分分散均匀；
将乙二醇丁醚溶剂48份和消泡剂1.5份加入容器中，同时将转速调整为1000rmp持续搅拌25min，使乙二醇丁醚溶剂和消泡剂与容器中各组分分散均匀，即得出所述石墨烯复合热电防腐涂料。
将防沉剂10份加入容器中，将转速调整为1500rmp持续搅拌15min，使防沉剂与容器中各组分分散均匀；
将固化剂70份加入容器中，以1000rmp持续搅拌10min，使固化剂与容器中各组分分散均匀，即得所述石墨烯复合热电防腐涂料。
导热系数和防腐性能测试方法与实施例1中相同，测试指标见表1。
实施例4
本实施例公开一种石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
将石墨烯浆料7份、环氧树脂40份和防锈填料40份加入容器中，以2000rmp的转速搅拌15min后使石墨烯浆料、环氧树脂和防锈填料混合均匀后，加入二甲苯溶剂14.7份和偶联剂1.5份，同时将转速调整为2500rmp持续搅拌10min，使二甲苯溶剂和偶联剂与容器中各组分分散均匀；
将分散剂13份加入容器中，同时将转速调整为3000rmp持续搅拌15min，使分散剂与同期中各组分分散均匀；
将乙二醇丁醚溶剂55份和消泡剂1.7份加入容器中，同时将转速调整为1000rmp持续搅拌25min，使乙二醇丁醚溶剂和消泡剂与容器中各组分分散均匀，即得出所述石墨烯复合热电防腐涂料。
将防沉剂11份加入容器中，将转速调整为1500rmp持续搅拌15min，使防沉剂与容器中各组分分散均匀；
将固化剂90份加入容器中，以1000rmp持续搅拌10min，使固化剂与容器中各组分分散均匀，即得所述石墨烯复合热电防腐涂料。
导热系数和防腐性能测试方法与实施例1中相同，测试指标见表1。
实施例5
本实施例公开一种石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
将石墨烯浆料9份、环氧树脂43份和防锈填料45份加入容器中，以2000rmp的转速搅拌15min后使石墨烯浆料、环氧树脂和防锈填料混合均匀后，加入二甲苯溶剂14.9份和偶联剂1.8份，同时将转速调整为2500rmp持续搅拌10min，使二甲苯溶剂和偶联剂与容器中各组分分散均匀；
将分散剂15份加入容器中，同时将转速调整为3000rmp持续搅拌15min，使分散剂与同期中各组分分散均匀；
将乙二醇丁醚溶剂68份和消泡剂1.9份加入容器中，同时将转速调整为1000rmp持续搅拌25min，使乙二醇丁醚溶剂和消泡剂与容器中各组分分散均匀，即得出所述石墨烯复合热电防腐涂料。
将防沉剂12份加入容器中，将转速调整为1500rmp持续搅拌15min，使防沉剂与容器中各组分分散均匀；
将固化剂110份加入容器中，以1000rmp持续搅拌10min，使固化剂与容器中各组分分散均匀，即得所述石墨烯复合热电防腐涂料。
经实验发现，以上实施例中，二甲苯溶剂，偶联剂，分散剂，消泡剂，乙二醇丁醚溶剂，防沉剂和固化剂可以随机选取与石墨烯浆料，环氧树脂和防锈填料配合形成新的实施例。
导热系数和防腐性能测试方法与实施例1中相同，测试指标见表1。
表1
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 导热系数/W/m·k | 4.91 | 4.89 | 4.95 | 4.93 | 4.9 |
| 耐盐雾性能 | 3992h | 3973h | 3985h | 3982h | 3996h |
综上所述，偶联剂、防锈填料、防沉剂和固化剂的加入能够明显的改善涂料的导热防腐性能，导热系数可以达到4.95W/m·K，耐中性盐雾腐蚀实验中，能够稳定3996小时，涂层不起泡，不脱落。同时，通过特定的添加顺序能使其组分之间分散得更加均匀，从而增强了涂料喷涂后的均匀性和致密性，从而提高了涂料的防腐性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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)
1.一种石墨烯复合热电防腐涂料，其特征在于，包括以下组分：石墨烯浆料，环氧树脂，防锈填料，二甲苯溶剂，偶联剂。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合热电防腐涂料，其特征在于，各组分按照质量比分别为：石墨烯浆料1-10份，环氧树脂25-45份，防锈填料20-55份，二甲苯溶剂14-15份，偶联剂0.5-2份。
3.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合热电防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：分散剂。
4.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合热电防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：消泡剂。
5.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合热电防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：乙二醇丁醚溶剂。
6.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合热电防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：防沉剂。
7.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯复合热电防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯复合热电防腐涂料还包括组分：固化剂。
8.一种石墨烯复合热电防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将石墨烯浆料1-10份、环氧树脂25-45份和防锈填料20-55份加入容器中，以2000rmp的转速搅拌15min后使石墨烯浆料、环氧树脂和防锈填料混合均匀后，加入二甲苯溶剂14-15份和偶联剂0.5-2份，同时将转速调整为2500rmp持续搅拌10min，使二甲苯溶剂和偶联剂与容器中各组分分散均匀；
将分散剂加入容器中，同时将转速调整为3000rmp持续搅拌15min，使分散剂与同期中各组分分散均匀；
将乙二醇丁醚溶剂和消泡剂加入容器中，同时将转速调整为1000rmp持续搅拌25min，使乙二醇丁醚溶剂和消泡剂与容器中各组分分散均匀，即得出所述石墨烯复合热电防腐涂料。
9.如权利要求8中所述的制备方法，其特征在于，将石墨烯浆料、环氧树脂、防锈填料、二甲苯溶剂、偶联剂、分散剂、消泡剂、乙二醇丁醚溶剂混合搅拌均匀后，随后将防沉剂加入容器中，将转速调整为1500rmp持续搅拌15min，使防沉剂与容器中各组分分散均匀；
将固化剂加入容器中，以1000rmp持续搅拌10min，使固化剂与容器中各组分分散均匀，即得所述石墨烯复合热电防腐涂料。
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| CN108285718A (zh) * | 2017-02-24 | 2018-07-17 | 山东圣泉新材料股份有限公司 | 一种环氧带锈石墨烯防腐涂料及其制备方法和应用 |
| CN111019484A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-17 | 常州佳尔科仿真器材有限公司 | 一种特种高性能防腐底漆及其制备方法 |
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