一种环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料及制备方法技术

本发明专利技术属涂料技术领域，具体涉及一种环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料及其制备方法。该防腐涂料内添加接枝环氧树脂的石墨烯作为填料，填料通过过氧化物处理技术制备。石墨烯表面接枝的环氧树脂与涂料中的环氧树脂之间相容性良好，可均匀分散在涂料的环氧树脂中，并与固化剂发生交联反应，获得环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂层。本发明专利技术涉及涂料的原料广泛易得，可在通用的涂料制造设备上生产，涂料可采用涂刷、喷涂、浸渍等多种方法涂装，涂料固化后获得的涂层具有耐腐蚀、强度高、电导率高等特点。涂料涂装固化后的防腐涂层可以单独使用，也可以与相应的中间漆或面漆配套使用。

Epoxy resin graphene interface chemical bonding anticorrosive coating and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of coatings, in particular to an epoxy resin graphene interface chemical bonding anticorrosive coating and a preparation method thereof. The epoxy resin filled with graphene in the anticorrosive coating is used as filler and the filler is prepared by peroxide treatment technology. Between the epoxy resin epoxy resin coating and surface functionalization of graphene in good compatibility, can be uniformly dispersed in the epoxy resin, and crosslinked with curing agent, epoxy resin to obtain graphene interface chemical bonding coating. The present invention relates to coating raw materials easy to get, can be manufactured in general coating equipment production, can be used to paint brushing, spraying and dipping methods such as coating, coating coating after curing has characteristics of higher corrosion resistance, high strength and conductivity. After coating, the anticorrosive coating after curing can be used alone, and can also be used in conjunction with the corresponding intermediate paint or finish coat.

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料及制备方法
本专利技术属涂料
，具体涉及一种环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
有机涂料作为金属材料最有效、最经济、应用最普遍的防腐方法，是金属基材防腐蚀的基础，其中一半以上是环氧树脂基防腐涂料。国内外大量的防腐工程和科学实验证明，鳞片型填料(云母、玻璃鳞片等)可以提高环氧涂层对腐蚀介质的阻隔性能。基于鳞片填料在涂层内形成的迷宫效应，延长腐蚀介质在涂层内的传输路径，以达到阻滞腐蚀介质在涂层中传输的目的。但传统的鳞片型填料的尺寸较大，一般在微米级，因此比表面积较小。通常添加量要大于30％(质量比)才能在防腐涂层内实现迷宫效应，实现其防腐性能。但填料量过高，将会引起涂料的流变特性、对金属的浸润性、固化收缩率、漆膜脆性等方面的劣化。另外，无机填料和有机环氧树脂间的相容性很差，制备涂料时需要高速机械研磨，以达到无机填料在涂料内均匀分散的目的，但储存一段时间后还会出现无机填料和有机环氧树脂间的相分离和分层现象，严重的会导致涂料失效。石墨烯的基本结构为碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，市售的石墨烯分为单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯等。石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，但石墨烯和环氧树脂的分子结构差异很大，彼此间的界面相容性不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料及其制备方法，通过过氧化物处理的手段将环氧树脂接枝到石墨烯纳米片层上，实现石墨烯填料与涂料中的环氧树脂和固化剂之间的界面化学键合，解决了石墨烯在涂料和涂层中的析出、团聚等问题。本专利技术的技术方案是：一种环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，该涂料由A组份和B组份组成，按质量份计，包括如下组分和用量：(1)A组份：(2)B组份：固化剂0.1～100。所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，优选的，按质量份计，包括如下组分和用量：(1)A组份：(2)B组份：固化剂10～60。所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，按质量份计，制备接枝环氧树脂的石墨烯填料的原料，包括如下组分和用量：所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，优选的，按质量份计，制备接枝环氧树脂的石墨烯填料的原料，包括如下组分和用量：所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，石墨烯为单层石墨烯(碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体)、双层石墨烯、多层石墨烯中的一种或两种以上的任意组合；过氧化物分子上带有过氧基(-O-O-)官能团，过氧化物为无机过氧化物或有机过氧化物；酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或两种以上的任意组合，碱为氢氧化钠或氢氧化钾，分散剂为去离子水、甲苯、二甲苯、异丙醇、丙酮中的一种或两种以上的任意组合；环氧树脂的分子上带有两个以上的环氧官能团，环氧树脂分子为脂肪族结构或芳香族结构。所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，其中：A组份中环氧树脂的分子上带有两个以上的环氧官能团，环氧树脂分子为脂肪族结构或芳香族结构；A组份的稀释剂为甲苯、二甲苯、正丁醇、乙醇、异丙醇、丙酮中的一种或两种以上的任意组合；A组份的助剂为环氧涂料用消泡剂、流平剂、附着力促进剂、催干剂、增韧剂、增稠剂、抗结皮剂、消光剂、光稳定剂、防霉剂、抗静电剂中的一种或两种以上的任意组合。所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，B组份的固化剂分为两类：第一类是胺类化合物，且胺类化合物的分子上带有两个以上的N-H结构，固化剂分子为脂肪族结构或芳香族结构；第二类是二元酸、多元酸或其酸酐，固化剂分子为脂肪族结构或芳香族结构。所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料的制备方法，在干净的容器内将接枝环氧树脂的石墨烯填料、环氧树脂、稀释剂、助剂经搅拌均匀混合后，用超声波中处理0～60分钟，接着用涂料研磨设备处理10～120分钟，经筛网过滤后即得到涂料的A组份，注入罐装储存；将涂料的A组份、B组份均匀混合在一起调配成待涂装的涂料。所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料的制备方法，A组份中接枝环氧树脂的石墨烯填料的制备方法如下：先将石墨烯在搅拌的条件下分散在分散剂中制备石墨烯分散液，同时将过氧化物、酸或碱分散在相同的分散剂中制备过氧化物分散液，接着在搅拌的条件下将过氧化物分散液滴加至石墨烯分散液中搅拌均匀后，用超声波处理10～120分钟，超声波处理的产物直接使用或离心除去分散剂，然后加入环氧树脂在室温至140℃反应0.5～24小时后停止反应，反应产物用丙酮反复洗涤、并离心或过滤除去游离的化合物得到接枝环氧树脂的石墨烯填料。所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料的制备方法，涂料的涂装工艺包括以下步骤：①对金属基材进行喷砂或砂纸打磨处理，除去金属基材表面的锈和其他杂物，然后采用无水乙醇或丙酮清洗金属基体除去油污，晾干后得到洁净的金属基体放入干燥器内保存或直接使用；②采用刷涂、喷涂或浸渍制备涂层，涂层厚度由涂装次数控制，每次喷涂厚度为10～150μm；③涂装后的涂层在室温下固化或在加热的条件下固化。本专利技术的优点及有益效果是：1、本专利技术环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，由A组份、B组份组成，其中A组份中含有接枝环氧树脂的石墨烯填料可与涂料中的环氧树脂、固化剂交联在一起，获得环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂层；B组份为固化剂。本专利技术通过过氧化物在石墨烯纳米片层表面接枝环氧树脂分子制备改性石墨烯填料，改性石墨烯填料可均匀分散在涂料的环氧树脂中，并与固化剂发生交联反应，获得环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂层。因为纳米级的石墨烯片层填料在涂层中的层叠排列，赋予环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂层优异的机械性能、导电性能和耐腐蚀性能。2、与直接添加石墨烯的涂层相比，本专利技术涂层附着力可提高5～15％，涂层的吸水率可降低10～20％，涂层的强度可提高1～35％，涂层的耐盐雾时间可提高5～85％，涂层的导电性可提高0～5000％。3、本专利技术涉及涂料的原料广泛易得，可在通用的涂料制造设备上生产，涂料可采用涂刷、喷涂、浸渍等多种方法涂装，涂料固化后获得的涂层具有耐腐蚀、强度高、电导率高等特点。涂料涂装固化后的防腐涂层可以单独使用，也可以与相应的中间漆或面漆配套使用。具体实施方式在具体实施过程中，本专利技术在防腐涂料内添加接枝环氧树脂的石墨烯作为填料，填料通过过氧化物处理技术制备。石墨烯表面接枝的环氧树脂与涂料中的环氧树脂之间相容性良好，可均匀分散在涂料的环氧树脂中，并与固化剂发生交联反应，获得环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂层。首先，石墨烯为纳米级鳞片状填料，可在涂料中层叠排布，赋予涂层对腐蚀介质的“迷宫效应”，延长腐蚀介质在涂层内的传输路径，以达到阻滞腐蚀介质在涂层中传输的目的，从而提升环氧涂层的耐腐蚀能力；其次，接枝环氧树脂的石墨烯填料易与涂料树脂充分的互溶和润湿，可与涂层内的树脂形成牢固的界面结合力，极大地消除防腐涂层的缺陷和孔隙，抑制防腐涂层发生脆化开裂、膜下腐蚀等现象，从而显著提高防腐涂层的耐腐蚀效果和使用寿命。最后石墨烯的机械性能和导电性能优异，添加石墨烯的环氧涂层不仅具有防腐功能，还有强度高、消除静电、屏蔽外界电磁场等作用，从而拓宽了环氧防腐涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧树脂‑石墨烯界面化学键合防腐涂料，其特征在于，该涂料由A组份和B组份组成，按质量份计，包括如下组分和用量：(1)A组份：

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，其特征在于，该涂料由A组份和B组份组成，按质量份计，包括如下组分和用量：(1)A组份：(2)B组份：固化剂0.1～100。2.按照权利要求1所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，其特征在于，优选的，按质量份计，包括如下组分和用量：(1)A组份：(2)B组份：固化剂10～60。3.按照权利要求1所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，其特征在于，按质量份计，制备接枝环氧树脂的石墨烯填料的原料，包括如下组分和用量：4.按照权利要求3所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，其特征在于，优选的，按质量份计，制备接枝环氧树脂的石墨烯填料的原料，包括如下组分和用量：5.按照权利要求3或4所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，其特征在于，石墨烯为单层石墨烯(碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体)、双层石墨烯、多层石墨烯中的一种或两种以上的任意组合；过氧化物分子上带有过氧基(-O-O-)官能团，过氧化物为无机过氧化物或有机过氧化物；酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或两种以上的任意组合，碱为氢氧化钠或氢氧化钾，分散剂为去离子水、甲苯、二甲苯、异丙醇、丙酮中的一种或两种以上的任意组合；环氧树脂的分子上带有两个以上的环氧官能团，环氧树脂分子为脂肪族结构或芳香族结构。6.按照权利要求1或2所述的环氧树脂-石墨烯界面化学键合防腐涂料，其特征在于，其中：A组份中环氧树脂的分子上带有两个以上的环氧官能团，环氧树脂分子为脂肪族结构或芳香族结构；A组份的稀释剂为甲苯、二甲苯、正丁醇、乙醇、异丙醇、丙酮中的一种或两种以上的任意组合；A组份的助剂为环氧涂料用消泡剂、流平剂、附着力促进剂、催干剂、增韧剂、增稠剂、抗结皮剂、消光剂、光稳定剂、防霉剂、抗静电剂中的一种或两种以上的任意组合。7.按照权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴航，王福会，朱圣龙，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21