一种含石墨烯的无溶剂水性环氧导静电功能涂料的制备方法技术

一种含石墨烯的无溶剂水性环氧导静电功能涂料的制备方法，涉及导静电涂料生产技术和石墨烯材料的应用技术领域，包括底漆和面漆的制备，底漆由底漆料和底漆固化剂组成，面漆由面漆料和面漆固化剂组成，特点是在底漆和面漆的漆料中采用少层石墨烯分散浆料作为导电剂，不受涂层厚度的影响，表面电阻率效果非常稳定，表面电阻率即可达到10

【技术实现步骤摘要】
一种含石墨烯的无溶剂水性环氧导静电功能涂料的制备方法
本专利技术属于导静电涂装面料生产
，也涉及石墨烯材料的应用

技术介绍
自2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆（AndreK.Geim）研究团队制备出石墨烯并于2010年获得诺贝尔物理学奖以来，石墨烯就成了科技界的新名词和炙手可热的新材料。石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。目前，研究制备石墨烯的方法已有很多，例如微机械剥离法、取向附生法(晶膜生长法)、液/气相直接剥离法、加热SiC法、化学气相沉积法、化学分散法、氧化-还原法，以及最新溶剂剥离和溶剂热法，等等。如，于2013年9月发表于《英国皇家化学学会》上的标题为《水相法制备低缺陷可调层的石墨烯(Aqueousphasepreparationofgraphenewithlowdefectdensityandadjustablelayers†）》的文献就公开了以酸插层石墨(Grafguard160-50N)制备石墨烯分散浆料的方法：在氮气氛围中，将酸插层石墨(Grafguard160-50N)用微波辐射后与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、去离子水混合，经超声分散，得到石墨烯悬浮液，然后以微孔膜过滤，弃去滤液后用去离子水洗涤，经调整pH值，得石墨烯分散浆料。这种微波处理石墨以及与表面活性剂——十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)之间的相互作用，在水相中直接剥离石墨，能有效地制备出一种低缺陷的少层石墨烯分散浆料(称为GSs)。并且还公开了通过改变CTAB的用量度即可调整GSs的层数的技术方法。但是，该少层石墨烯分散浆料(GSs)如何指导实际应用，即为如何将石墨烯应用在特种功能涂料中，这才是真正的研究目的。目前在石油、石化大型原油及石油制品贮罐、集输管道的内壁表面的涂层防护中大多采用环氧导静电防腐涂料，但这些传统涂料产品的最大缺陷是表面电阻值不稳定，受涂层(干膜)厚度的影响很大，即涂层较薄(干膜厚度≤200µm)时，表面电阻率随能满足GB13348液体石油产品静电安全规程(表面电阻率≤109Ω)和HG/T4569-2013石油及石油产品储运设备用导静电涂料(表面电阻率105～1011Ω)的技术规范要求，但又无法满足防腐蚀耐久性的要求；涂层较厚(干膜厚度≥250µm)或出现涂层薄厚不均时，随能满足防腐蚀耐久性的要求，但表面电阻率(＞1011Ω)又无法满足抗静电规范技术要求。另一方面，从企业的材料成本上讲，传统的环氧导静电防腐涂料所用的导电剂是导电铝银浆或表面包覆的导电云母粉，这类材料不但价格贵(50~80元/kg)，而且添加量还高(＞20%)，这是由于材料表面易氧化，导致表面电阻率增大。因此，传统环氧导静电涂料的材料成本高，就是让导电剂占去了大部分成本。
技术实现思路
本专利技术目的是利用少层石墨烯(GSs)来能克服现有导静电涂料缺陷和不足，制备一种含石墨烯的无溶剂水性环氧导静电功能涂料。本专利技术包括底漆和面漆的制备，底漆由底漆料和底漆固化剂组成，面漆由面漆料和面漆固化剂组成；在制备底漆料时，投入环氧活性稀释剂、环氧树脂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、云母粉、硅酸镁、气相二氧化硅、防闪锈剂、腐蚀抑制剂和活性锌粉；在制备面漆料时，投入环氧活性稀释剂、环氧树脂、液体丁腈橡胶、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、云母粉、硅酸镁、气相二氧化硅和色料；其特征在于在所述底漆料和面漆料的制备时还分别投入少层石墨烯分散浆料。本专利技术在底漆和面漆的漆料中采用少层石墨烯分散浆料作为导电剂，不受涂层厚度的影响，表面电阻率效果非常稳定，添加量(按石墨烯固体份计)只要达到0.3～0.8%，表面电阻率即可达到106～109Ω，同时，涂层的理化性能也得到了极大的改善和提高。由此可见，采用石墨烯作为导电剂，可以完全取代原来的导电铝银浆和导电云母粉，大大降低了涂料成本和工程造价，比同类传统产品降低10～14元/kg。本专利技术绿色环保的漆料组分制成了无溶剂型油性体系，如果加入低粘度无溶剂环氧固化剂，涂料体系即为无溶剂环氧导静电涂料；如果加入自乳化型环氧固化剂，涂料体系即为水性化环氧导静电涂料体系，使用时可以用纯净水进行开稀。进一步地，本专利技术在制备底漆料时，投入的少层石墨烯分散浆料占底漆料总质量的3～10%，所述少层石墨烯分散浆料的固含量为8%。本专利技术虽然只有少量的石墨烯，但该涂层性能却能达到设计的理想效果。具体地，在制备底漆料时，环氧活性稀释剂、环氧树脂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、云母粉、硅酸镁、气相二氧化硅、防闪锈剂、腐蚀抑制剂和活性锌粉的投入量分别占底漆料总质量的10%、30%、0.5%、0.5%、0.5%、5%、1%、1%、2%、4.5%、40%，所述少层石墨烯分散浆料占底漆料总质量的5%。本专利技术在制备面漆料时，投入的少层石墨烯分散浆料占面漆料总质量的3～10%，所述少层石墨烯分散浆料的固含量为8%。同理，本专利技术虽然只有少量的石墨烯，但该涂层性能却能达到设计的理想效果。具体地，在制备面漆料时，环氧活性稀释剂、环氧树脂、液体丁腈橡胶、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、云母粉、硅酸镁和气相二氧化硅的投入量分别占面漆料总质量的10%、45%、3.5%、0.5%、0.5%、0.5%、8%、1%、1%；所述少层石墨烯分散浆料占面漆料总质量的10%。由以上配方技术制备的含石墨烯的无溶剂水性环氧导静电功能涂料，其底漆和面漆分别能达到表1、表2所述的技术条件要求。表1底漆表2面漆注：表1、2，来源于江苏特种涂料有限公司企业标准Q/JL321088GXA051-2017(暂无国家/行业标准)。具体实施方式一、制备少层石墨烯分散浆料：常温下，取质量份150mg的Grafguard160-50N，在氮气氛围的保护下，用60hz、900W的微波辐射10～60s，得到微波膨胀处理的石墨。分别取适量CTAB溶解到300mL去离子水中，分别制得8.3mg/mL的CTAB水溶液。再取50mg微波膨胀处理的石墨与以上CTAB水溶液混合，置于超声条件下，分散12～24h，得到均匀分散的石墨烯悬浮液，再用孔径为0.2µm的微孔膜过滤，并反复用去离子水洗涤、过滤、离心、甩干，最后加入AMP-95胺中和剂将pH调整至7～9，分散5分钟，制得固含量8%的少层石墨烯分散浆料(以下简称少层分散浆料）。将以上GSs分散浆料静置15天后观察，依旧呈均匀分散状态的为合格品。以上原料Grafguard160-50N为用硫酸和硝酸穿插的Grafguard160-50N，购自GrafTechInternationalHoldingsInc.公司。十六烷基三甲基溴化胺(CTAB，99%CP)购自AMRESCO,LLC.公司。二、制备含石墨烯的无溶剂水性环氧导静电功能涂料底漆：A组份(漆料)：称量（以质量百分比计）：E-168环氧活性稀释剂10%、H128环氧树脂30%、FR-0218(北京华霖瑞泽)润湿分散剂0.5%、BYK-054消泡剂0.5%、BYK-388流平剂0.5%、固含量8%的GSs分散浆料5%、1200目云母粉5%、S9水合硅酸镁1%、Y200气相二氧化硅1%、RAYBO75(美国瑞宝公司产品)防闪锈剂2%、HD-420腐蚀抑制剂4.5%、800目活性锌粉40%。本配方中除注明的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含石墨烯的无溶剂水性环氧导静电功能涂料的制备方法，包括底漆和面漆的制备，底漆由底漆料和底漆固化剂组成，面漆由面漆料和面漆固化剂组成；在制备底漆料时，投入环氧活性稀释剂、环氧树脂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、云母粉、硅酸镁、气相二氧化硅、防闪锈剂、腐蚀抑制剂和活性锌粉；在制备面漆料时，投入环氧活性稀释剂、环氧树脂、液体丁腈橡胶、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、云母粉、硅酸镁、气相二氧化硅和色料；其特征在于在所述底漆料和面漆料的制备时还分别投入少层石墨烯分散浆料。

【技术特征摘要】
1.一种含石墨烯的无溶剂水性环氧导静电功能涂料的制备方法，包括底漆和面漆的制备，底漆由底漆料和底漆固化剂组成，面漆由面漆料和面漆固化剂组成；在制备底漆料时，投入环氧活性稀释剂、环氧树脂、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、云母粉、硅酸镁、气相二氧化硅、防闪锈剂、腐蚀抑制剂和活性锌粉；在制备面漆料时，投入环氧活性稀释剂、环氧树脂、液体丁腈橡胶、润湿分散剂、消泡剂、流平剂、云母粉、硅酸镁、气相二氧化硅和色料；其特征在于在所述底漆料和面漆料的制备时还分别投入少层石墨烯分散浆料。2.根据权利要求1所述含石墨烯的无溶剂水性环氧导静电功能涂料的制备方法，其特征在于在制备底漆料时，投入的少层石墨烯分散浆料占底漆料总质量的3～10%，所述少层石墨烯分散浆料的固含量为8%。3.根据权利要求2所述含石墨烯的无溶剂水性环氧导静电功能涂料的制备方法，其特征在于在制备底漆料时，环氧活性稀释剂、环氧树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙陆逸，王赵锋，戴海雄，卞直兵，马庆磊，张驰，
申请(专利权)人：江苏金陵特种涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32