一种自修复石墨烯富锌防腐涂料及其制备方法技术

技术编号:20881825 阅读:12 留言:0更新日期:2019-04-17 13:10
本发明专利技术公开一种自修复石墨烯富锌防腐涂料,由以下重量份的原料组成:石墨烯悬浮液25‑40份、环氧树脂9‑11份、锌粉45‑50份、填料4‑6份、助剂8‑10份、固化剂15‑20份,其中,所述石墨烯悬浮液是通过以下方法制备得到的:(1)使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性,得到改性氧化石墨烯;(2)石墨烯悬浮液的制备:按照料液比1g:400mL,将改性氧化石墨烯加入到二甲苯中,超声分散,自然冷却至室温,加入抗坏血酸,在40‑60℃下搅拌4‑7h。本发明专利技术提供的自修复石墨烯富锌防腐涂料,力学性能良好,防腐性能优异,能降低锌粉含量,在涂层出现裂缝时能自我修复。

【技术实现步骤摘要】
一种自修复石墨烯富锌防腐涂料及其制备方法
本专利技术属于防腐
,具体涉及一种自修复石墨烯富锌防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
金属的腐蚀是金属材料在受到周围介质的作用而损坏的过程。腐蚀作为一种缓慢氧化的一种现象,是金属的损耗和变质的直接原因,其中腐蚀也会降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,对金属构件的形状产生破坏作用,降低其物理性能,缩短设备的使用寿命,而且会造成设施倒塌、爆炸等事故。防腐措施有电化学保护、改变金属内部结构、涂料技术等,其中在金属表面刷涂涂料是一种简单快捷又经济的方法。目前,常用的防腐涂料有环氧类、聚氨酯类和富锌底漆类等几种,对环境均有一定的危害,富锌底漆类涂料中已交稿的锌粉含量来获得优异的防腐性能,但是锌含量高,不仅成本高,而且在焊接时会产生大量氧化锌雾气,对作业人员造成一定的危害。石墨烯作为一种由碳原子以sp²杂化轨道构成的一种正六边形的二维碳纳米材料,具有优异的力学性能、电学性能以及高比表面积,能用于富锌涂料中降低锌粉,但是其分散性差,影响最终涂料的防腐性能和自修复性能,在污染严重及涂层出现破损时无法愈合,加速腐蚀。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷,本专利技术提供一种自修复石墨烯富锌防腐涂料及其制备方法,所述防腐涂料通过对石墨烯进行预处理,加入底漆涂料中,提高底漆的力学及防腐性能具有很好的作用,并且出现微小裂纹时会进行一定的自我修复。一种自修复石墨烯富锌防腐涂料,由以下重量份的原料组成:石墨烯悬浮液25-40份、环氧树脂9-11份、锌粉45-50份、填料4-6份、助剂8-10份、固化剂15-20份,其中,所述石墨烯悬浮液是通过以下方法制备得到的:(1)使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性,得到改性氧化石墨烯;(2)石墨烯悬浮液的制备:按照料液比1g:400mL,将改性氧化石墨烯加入到二甲苯中,在2MHz的频率下超声分散20min,自然冷却至室温,加入改性氧化石墨烯20倍质量的抗坏血酸,在50℃下搅拌6h。优选地,步骤(1)中使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性的操作具体如下:按照料液比1g:1000mL,将氧化石墨烯加入到无水乙醇中,搅拌,在1.5MHz的频率下超声分散30min,然后控制反应体系的温度为10℃,得到氧化石墨烯分散液;按照体积比1:15,将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与去离子水混合搅拌20min,增加H+浓度至10-2mol/L,得到水解后的硅烷偶联剂;将氧化石墨烯分散液和水解后的硅烷偶联剂按照体积比20:3混合,然后在75℃、500r/min的条件下搅拌反应2h,然后经过离心、洗涤、过滤、在40~50℃下真空烘干,得到改性氧化石墨烯。优选地,所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、有机硅环氧树脂中的任意一种。优选地,所述填料为质量比为50:3的氧化铁红和膨润土的混合物。优选地,所述助剂为CardoliteLite2513HP、1-甲氧基-2-丙醇、二甲苯中的一种或任意几种。优选地,所述固化剂为Ancamide3015、CardoliteNC562、二甲苯中的一种或任意几种。上述自修复石墨烯富锌防腐涂料的制备方法,包括以下步骤:(1)制备石墨烯悬浮液;(2)富锌底漆的制备:将环氧树脂和助剂混合,搅拌10min,然后依次加入填料和锌粉,在50℃、2000rpm的转速下搅拌1-2h,然后加入固化剂,混合搅拌,得到富锌底漆;(3)将石墨烯悬浮液加入富锌底漆中,边加边搅拌。本专利技术采用的氧化石墨烯平均片径10nm,层数小于10层。本专利技术所述增加H+浓度至10-2mol/L采用现有技术均可,比如,加入HCl增加H+浓度至10-2mol/L。本专利技术提供的自修复石墨烯富锌防腐涂料的使用方法,涂覆在金属表面,涂覆厚度为60~90μm。本专利技术的优点:本专利技术提供的自修复石墨烯富锌防腐涂料,对氧化石墨烯改性后,石墨烯在涂料中分散性能好,制备的防腐涂料力学性能良好,防腐性能优异,能降低锌粉含量,使用时涂覆厚度为60~90μm,涂层出现微裂纹时,裂纹中Zn2+浓度升高,与带负电的锌粉和石墨烯纳米粒子相互吸引,逐渐聚集在微裂纹中,最终填堵裂纹,表现出自修复功能,所以,在涂层出现裂缝时能自我修复。具体实施方式本专利技术采用的氧化石墨烯平均片径10nm,层数小于10层。实施例11.一种自修复石墨烯富锌防腐涂料,由以下重量份的原料组成:石墨烯悬浮液25份、环氧树脂9份、锌粉45份、填料4份、助剂8份、固化剂15份,其中,所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂;所述填料为质量比为50:3的氧化铁红和膨润土的混合物;所述助剂为CardoliteLite2513HP;所述固化剂为Ancamide3015;所述石墨烯悬浮液是通过以下方法制备得到的:(1)使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性,具体如下:按照料液比1g:1000mL,将氧化石墨烯加入到无水乙醇中,搅拌,在1.5MHz的频率下超声分散30min,然后控制反应体系的温度为10℃,得到氧化石墨烯分散液;按照体积比1:15,将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与去离子水混合搅拌20min,增加H+浓度至10-2mol/L,得到水解后的硅烷偶联剂;将氧化石墨烯分散液和水解后的硅烷偶联剂按照体积比20:3混合,然后在75℃、500r/min的条件下搅拌反应2h,然后经过离心、洗涤、过滤、在40℃下真空烘干,得到改性氧化石墨烯;(2)石墨烯悬浮液的制备:按照料液比1g:400mL,将改性氧化石墨烯加入到二甲苯中,在2MHz的频率下超声分散20min,自然冷却至室温,加入改性氧化石墨烯20倍质量的抗坏血酸,在50℃下搅拌6h。2.上述自修复石墨烯富锌防腐涂料的制备方法,包括以下步骤:(1)制备石墨烯悬浮液;(2)富锌底漆的制备:将环氧树脂和助剂混合,搅拌10min,然后依次加入填料和锌粉,在50℃、2000rpm的转速下搅拌1.5h,然后加入固化剂,混合搅拌,得到富锌底漆;(3)将石墨烯悬浮液加入富锌底漆中,边加边搅拌。实施例21.一种自修复石墨烯富锌防腐涂料,由以下重量份的原料组成:石墨烯悬浮液40份、环氧树脂11份、锌粉50份、填料6份、助剂10份、固化剂20份,其中,所述环氧树脂为双酚F型环氧树脂;所述填料为质量比为50:3的氧化铁红和膨润土的混合物;所述助剂为1-甲氧基-2-丙醇;所述固化剂为CardoliteNC562;所述石墨烯悬浮液是通过以下方法制备得到的:(1)使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性,具体如下:按照料液比1g:1000mL,将氧化石墨烯加入到无水乙醇中,搅拌,在1.5MHz的频率下超声分散30min,然后控制反应体系的温度为10℃,得到氧化石墨烯分散液;按照体积比1:15,将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与去离子水混合搅拌20min,增加H+浓度至10-2mol/L,得到水解后的硅烷偶联剂;将氧化石墨烯分散液和水解后的硅烷偶联剂按照体积比20:3混合,然后在70℃、500r/min的条件下搅拌反应2h,然后经过离心、洗涤、过滤、在50℃下真空烘干,得到改性氧化石墨烯;(2)石墨烯悬浮液的制备:按照料液比1g:400mL,将改性氧化石墨烯加入到二甲苯中,在2MHz的频率下超声分散20min,自然冷却至室温,加入改性氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自修复石墨烯富锌防腐涂料,其特征在于:由以下重量份的原料组成:石墨烯悬浮液25‑40份、环氧树脂9‑11份、锌粉45‑50份、填料4‑6份、助剂8‑10份、固化剂15‑20份,其中,所述石墨烯悬浮液是通过以下方法制备得到的:(1)使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性,得到改性氧化石墨烯;(2)石墨烯悬浮液的制备:按照料液比1g:400mL,将改性氧化石墨烯加入到二甲苯中,在2MHz的频率下超声分散20min,自然冷却至室温,加入改性氧化石墨烯20倍质量的抗坏血酸,在40‑60℃下搅拌4‑7h。

【技术特征摘要】
1.一种自修复石墨烯富锌防腐涂料,其特征在于:由以下重量份的原料组成:石墨烯悬浮液25-40份、环氧树脂9-11份、锌粉45-50份、填料4-6份、助剂8-10份、固化剂15-20份,其中,所述石墨烯悬浮液是通过以下方法制备得到的:(1)使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性,得到改性氧化石墨烯;(2)石墨烯悬浮液的制备:按照料液比1g:400mL,将改性氧化石墨烯加入到二甲苯中,在2MHz的频率下超声分散20min,自然冷却至室温,加入改性氧化石墨烯20倍质量的抗坏血酸,在40-60℃下搅拌4-7h。2.根据权利要求1所述自修复石墨烯富锌防腐涂料,其特征在于:步骤(1)中使用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性的操作具体如下:按照料液比1g:1000mL,将氧化石墨烯加入到无水乙醇中,搅拌,在1.5MHz的频率下超声分散30min,然后控制反应体系的温度为10℃,得到氧化石墨烯分散液;按照体积比1:15,将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与去离子水混合搅拌20min,增加H+浓度至10-2mol/L,得到水解后的硅烷偶联剂;将氧化石墨烯分散液和水解后的硅烷偶联剂按照体积比20:3混合,然后在70-80℃、...

【专利技术属性】
技术研发人员:温世峰马嘉呈冯涛元辛岳珠峰
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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