石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料及其制备方法与应用。所述石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料包含稀释剂、环氧树脂、锌粉和功能化石墨烯。本发明专利技术提供的石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料具有良好流动性，并可长期稳定存储，且由其形成的涂层能与基材牢固结合，并具有优异的防腐性能和力学性能，例如优异的柔韧性、耐盐雾和耐冲击性能，其中尤为突出的是本发明专利技术涂层的耐盐雾时间较之现有环氧富锌涂层可以提升2倍以上，附着力等级可以达到0级，应用前景广泛。

Graphene modified solvent type epoxy zinc rich paint and preparation method and application thereof

The invention discloses a graphene modified solvent type epoxy zinc rich paint, a preparation method and an application thereof. The graphene modified solvent type epoxy zinc rich coating comprises diluent, epoxy resin, zinc powder and functional fossil alkene. The invention provides a graphene modified solvent based epoxy zinc rich coating has good fluidity, stable and long-term storage, and the coating formed by the combination with the substrate and has strong anti-corrosion properties and excellent mechanical properties, such as excellent flexibility, salt fog resistance and impact resistance properties, which is particularly prominent is the salt fog time the coating is of the zinc rich epoxy coating can increase more than 2 times, the adhesion degree can reach 0 level, wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种环氧富锌涂料及其制备工艺，尤其涉及一种石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料及其制备方法与应用。
技术介绍
环氧富锌涂料是一种耐腐蚀性能优异的重防腐涂料，已广泛应用到工业防腐的各个领域。富锌涂料的防腐蚀机理主要是锌起到阴极保护的作用，即在腐蚀环境中牺牲锌粉(阳极)而保护钢铁(阴极)。为了使富锌涂层充分有效的发挥阴极保护作用，涂料中往往要添加大量的锌粉(＞80％)。锌粉的片径越大，抵抗水蒸气和腐蚀介质渗透的能力就越强，越能延缓介质对涂层的浸蚀速度，即耐腐蚀能力增强。在目前国内外防腐工程实践中，为了追求较高的干膜含锌量，以保证富锌涂料涂层的导通性和使用寿命，料浆中锌粉的加入量常高达80wt％以上，如此高的锌粉添加量已大大超过了临界颜料体积浓度。因漆膜是多孔的，高的锌粉添加量必然会影响到涂料某些方面的性能。如果为了增强涂层的防腐蚀能力而加厚涂层，会使涂层在干燥过程中收缩而易出现裂纹，另外，施工过程中过高含量的锌粉沉淀也容易堵枪而影响涂装质量和施工效率。石墨烯因具有片层结构，对水、氧气和离子等的扩散具有良好的物理屏蔽作用，若作为填料应用于防腐涂料中，有望增加水、氧气和离子等腐蚀介质在涂层中的渗透路程，从而增强金属材料的防腐蚀性能。另外，石墨烯还具有很好的柔性，还有望改善漆膜的力学性能。但是，业界在实践中发现，当以常见的功能化石墨烯应用为涂料的填料时，其对于涂层性能的提升幅度有限，因而也限制了石墨烯在涂料领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料及其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料，包含稀释剂、环氧树脂、锌粉以及功能化石墨烯。进一步的，所述石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料中的功能化石墨烯含量为0.05～2wt％。在一些较佳实施方案中，所述的石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料包括：6～12重量份环氧树脂，15～25重量份稀释剂，0.05～2重量份功能化石墨烯，60～70重量份锌粉。其中，所述稀释剂可以选自有机溶剂，例如小分子醇、甲苯、二甲苯等。例如，在一些实施例中，所述稀释剂可包含体积比为8:2～6:4的二甲苯与丁醇。进一步的，所述功能化石墨烯表面分布有活性官能团。其中，所述活性官能团优选包括苯磺酸基团。更为具体的，所述苯磺酸基团可以包括二甲苯磺酸基团或对甲苯磺酸基团等，且不限于此。进一步的，所述功能化石墨烯中苯磺酸基团与碳六环数量之比为1:1～1:5，尤其优选为1:1～1:3。进一步的，所述功能化石墨烯的片径平均值在50μm以上。进一步的，所述功能化石墨烯的层数在5层以下。进一步的，所述功能化石墨烯于有机溶剂中的分散浓度可达到20wt％以上，其中所述的有机溶剂包括二甲苯等，且不限于此。适用于本专利技术的功能化石墨烯可以通过业界已知的方式制取，例如可参阅“石墨烯及衍生物的功能化修饰与复合材料的制备及应用探索”(天津大学，博士学文论文，吉俊懿，2013年)等文献。在一些较为具体的实施方案中，所述的石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料还包含分散剂，例如消泡剂、固化剂、流变助剂和偶联剂中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。优选的，所述的石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料包括3～5重量份助剂。前述分散剂(Dispersant)是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体及液体颗粒，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需的两亲性试剂。前述消泡剂也称消沫剂，用于在物理、化学加工过程中降低流体表面张力，抑制泡沫产生或消除已产生泡沫的添加剂。常见消泡剂主要有矿物油类、有机硅类、聚醚类等三大类。前述固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化(交联)剂来完成的。前述流变助剂能够改善涂料流变性能，特别是能够改善涂料的稳定性和涂装性，提高涂膜质量，如：防止涂料贮存过程中颜、填料的沉淀，避免涂装过程中涂料的溅落、流挂，改善涂膜的流平性能等。前述偶联剂是有助于改善树脂等与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种添加剂，其一般由两部分组成：一部分是亲无机基团，可与无机填充剂或增强材料作用；另一部分是亲有机基团，可与合成树脂作用。前述分散剂、消泡剂、固化剂、流变助剂、偶联剂均可以选自业界已知的合适物质，并可通过市购等途径获取。例如，在本专利技术中固化剂可以依据环氧树脂的类型而选自碱性固化剂(如脂肪二胺、多胺、芳香族多胺、双氰双胺、咪唑类、改性胺类)，酸性固化剂(如有机酸酐、三氟化硼及络合物)，加成型固化剂(如脂肪胺类、芳香族、脂肪环类、改性胺类、酸酐类、低分子聚酰胺和潜伏性胺)和催化型固化剂(如三级胺类和咪唑类)。本专利技术实施例还提供了一种石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料的制备方法，其包括：将功能化石墨烯、稀释剂、环氧树脂和锌粉均匀混合，并使功能化石墨烯于形成的混合体系中均匀分散，获得石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料；所述功能化石墨烯表面分布有活性官能团，所述活性官能团包括苯磺酸基团。进一步的，所述石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料中功能化石墨烯的含量为0.05～2wt％，优选为0.5wt％～1wt％。进一步的，所述功能化石墨烯的尺寸、组成等可如前文所述。同样的，所述稀释剂、环氧树脂等组分的选材范围亦如前文所述，此处均不再赘述。在一些较佳的实施方案中，所述石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料包括：6～12重量份环氧树脂，15～25重量份稀释剂，0.05～2重量份功能化石墨烯，60～70重量份锌粉。在一些较为具体的实施方案中，所述石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料还可包含助剂，例如分散剂、消泡剂、固化剂、流变助剂和偶联剂中的任意一种或两种以上的组合。其中关于分散剂、消泡剂、固化剂、流变助剂和偶联剂的定义及其选材范围亦如前文所述。在一些较为具体的实施方案中，所述的制备方法还可包括：将环氧树脂溶于稀释剂形成环氧树脂溶液，将环氧树脂溶液与功能化石墨烯和锌粉均匀混合，再经后处理制得石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料。优选的，所述后处理包括熟化处理，其实施方法及相关工艺条件是业界已知的。本专利技术实施例还提供了由前述石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料形成的涂层。进一步的，前述涂层可以是通过对前述的任一种石墨烯改性的水性环氧富锌涂料进行成膜处理后，再经干燥、固化(依据环氧树脂及固化剂的类型可选用热固化、光固化等方式)处理而获得。其中，适用的成膜处理方式可以选用延流成膜、刮涂、旋涂、喷涂等方式。进一步的，所述涂层中锌粉的含量可以为80wt％～87wt％，优选为81wt％～83wt％。与现有技术相比，本专利技术提供的石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料具有良好流动性，锌粉用量少，成本低，并可长期稳定存储，同时由本专利技术涂料形成的涂层能与基材牢固结合，并呈现出优异的防腐性能和力学性能，例如优异的柔韧性，耐盐雾和耐冲击性能，其中尤为突出的是，本专利技术涂层的耐盐雾时间较之现有的环氧富锌涂层可以提升2倍以上，附着力等级可以达到0级，广泛应用前景。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料，包含稀释剂、环氧树脂和锌粉，其特征在于：它还包含功能化石墨烯，所述功能化石墨烯表面分布有活性官能团，所述活性官能团包括苯磺酸基团。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料，包含稀释剂、环氧树脂和锌粉，其特征在于：它还包含功能化石墨烯，所述功能化石墨烯表面分布有活性官能团，所述活性官能团包括苯磺酸基团。2.根据权利要求1所述的石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料，其特征在于包括：6～12重量份环氧树脂，15～25重量份稀释剂，0.05～2重量份功能化石墨烯，60～70重量份锌粉；优选的，所述稀释剂包含体积比为8:2～6:4的二甲苯与丁醇。3.根据权利要求1或2所述的石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料，其特征在于还包括：3～5重量份助剂；优选的，所述助剂包含分散剂、消泡剂、流平剂、固化剂和偶联剂中的任意一种或两种以上的组合。4.根据权利要求1或2所述的石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料，其特征在于：所述石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料中功能化石墨烯的含量为0.05～2wt％，优选为0.5wt％～1wt％；和/或，所述苯磺酸基团包括二甲苯磺酸基团或对甲苯磺酸基团；优选的，所述功能化石墨烯中苯磺酸基团与碳六环数量之比为1:1～1:5，尤其优选为1:1～1:3；和/或，所述功能化石墨烯的片径平均值在50μm以上；和/或，所述功能化石墨烯的层数在5层以下；和/或，所述功能化石墨烯于有机溶剂中的分散浓度可达到20wt％以上；优选的，所述有机溶剂包括二甲苯。5.一种石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料的制备方法，其特征在于包括：将功能化石墨烯、稀释剂、环氧树脂和锌粉均匀混合，并使功能化石墨烯于形成的混合体系中均匀分散，获得石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料；所述功能化石墨烯表面分布有活性官能团，所述活性官能团包括苯磺酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭博，蒋永华，沈桂虎，
申请(专利权)人：苏州高通新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32