一种用于石墨烯防腐涂料的母料及制备方法技术

本发明专利技术提出一种用于石墨烯防腐涂料的母料及制备方法，通过激光对胶粉颗粒进行深度刻蚀，提升其孔隙率，再将石墨烯装填到多孔胶粉材料的孔隙中并高速搅拌，使得多孔胶粉有效吸附、搭载石墨烯，最终制得母料，将制备的母料添加到水性树脂涂料中与水作用迅速分散并在涂料内部形成连续膜，从而带动石墨烯均匀分散在涂料中，有效解决了石墨烯在防腐涂料应用中易重叠团聚的难题。进一步，本发明专利技术采用多孔乳胶粉颗粒为载体，其与涂料相容性好，不含有任何杂质成分，本发明专利技术方法制备的石墨烯防腐母料方便储存，无环境污染，具有显著的市场应用价值。

A masterbatch and preparation method for the anticorrosive coating of graphene

The invention provides a method for preparing graphene masterbatch and anticorrosive coating, by laser etching depth of powder particles, improve the porosity, then the graphene loaded into the pores of the porous powder materials and high speed stirring, the porous powder effective adsorption, equipped with graphene, finally prepared masterbatch prepared the masterbatch added to the function and water-based resin coating dispersed rapidly and form a continuous film on the internal coating, so as to drive the graphene uniformly dispersed in the coating, to effectively solve the problem of graphene in anticorrosion coatings application overlap together. Further, the present invention adopts porous latex powder as carrier, which has good compatibility with paint, and does not contain any impurity components. The graphene anticorrosive masterbatch prepared by the method is easy to store without environmental pollution, and has significant market application value.

【技术实现步骤摘要】
一种用于石墨烯防腐涂料的母料及制备方法
本专利技术涉及石墨烯材料领域，具体涉及一种用于石墨烯防腐涂料的母料及制备方法。
技术介绍
防腐涂料是现代工业、交通、能源、海洋工程等部门应用极为广泛的一种涂料。按其涂料膜层的耐腐蚀程度和使用要求，通常分为常规型和重防腐型两类。目前，我国防腐涂料的市场规模已仅次于建筑涂料而位居第二位。据前瞻网预计，到2017年我国防腐涂料总产量将达到600万吨左右，到2018年我国防腐涂料总产量将达到680万吨左右。其中尤其以重防腐涂料增长最快，发展前景可观。重防腐涂料相对于常规涂料而言，技术含量较高，技术难度更大，应用范围更广，使用寿命也更长。其中最为常见的重防腐涂料有：环氧类重防腐涂料、聚氨酯重防腐涂料、无机富锌重防腐涂料、氟碳涂料和聚脲重防腐涂料等。2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家使用微机械剥离的方法发现了石墨烯，并于2010年获得了诺贝尔物理学奖。自从石墨烯被发现以后，由于其优异的性能和巨大的市场应用前景引发了物理和材料科学等领域的研究热潮。石墨烯是世界上最薄的二维材料，其厚度仅为0.35nm，理论上，石墨烯具有完美六角网状构造，呈现优异的电子稳定性、导热性、光性能、力学性能等，被广泛地开发应用于各个领域。例如，在金属材料防腐领域石墨烯展现了其的巨大潜力，首先，石墨烯稳定的sp2杂化结构使其能在金属与活性介质间形成物理阻隔层，阻止扩散渗透的进行；其次，石墨烯具有很好的热稳定性和化学稳定性，不论是在高温条件下（可高达1500℃），还是在具有腐蚀或氧化性的气体、液体环境中均能保持稳定。另外，石墨烯良好的导电、导热性能对金属服役的环境提供了有利条件；具高的强度和良好的摩擦学性能，能提高导电性或耐盐雾性能；石墨烯的厚度薄，能降低涂层厚度，增加对基材的附着力，提升涂料的耐磨性。这些优异的性能使其防腐性能超过现有的重防腐涂料，可广泛应用于海洋工程、交通运输、大型工业设备及市政工程设施等领域的涂装保护。尽管石墨烯具有优异的防腐阻隔性能，但由于石墨烯层间较强的相互作用力，自身容易发生团聚，破坏其分散的均匀性、致密性，其应用于涂料时发生团聚，涂膜内部产生应力集中，造成机械性能、防腐性能下降。因此，石墨烯的在涂料中的有效分散是提高涂料性能的关键。中国专利申请号201611028274.7公开了一种石墨烯导热防腐涂料及其制备方法，由石墨烯1～10份，环氧树脂20～50份，基础填料15～30份，偶联剂0.5～2份，消泡剂0.5～2份，分散剂5～15份，溶剂5～20份组成。但采用分散剂苯乙烯嵌段共聚物分散石墨烯，需要利用繁复的化学工艺合成，分散效果不佳，且容易产生环境污染，费时费力。中国专利申请号201710153171.1公开了一种石墨烯类防腐涂料的制备方法，先将氧化石墨烯放入水或者油性溶剂中超声分散，再向所述预分散液中加入石墨烯，再超声分散处理，使氧化石墨烯吸附石墨烯而将石墨烯均匀分散，得到复合分散液，抽滤后得到复合浆料。将所述复合浆料加入至水性树脂或者油性树脂中，并加入助剂，搅拌，得到石墨烯类防腐涂料。虽然氧化石墨烯能够吸附部分石墨烯，存储在液态环境中石墨烯之间仍然存在团聚可能性，且液态浆料储存条件较为苛刻，不利于大规模生产应用。中国专利申请号201610070783.X公开了一种防腐涂料石墨烯微片复合材料的制备方法及应用，该方法采用天然鳞片石墨为主要原料，利用螺杆挤出机作为连续反应器，通过螺杆挤出机连续研磨、分散、插层、剪切剥离，利用氯化石蜡、二聚酸对鳞片石墨的边界产生缺陷，以及硫酸铝钾溶体的插层，将鳞片石墨有效剥离成石墨烯微片，直接用于混凝土、木材、金属的防腐涂料，具有良好的分散性和阻隔特性。但制备的石墨烯微片中含有氯化石蜡、二聚酸以及插层剂等杂质，应用到涂料中对防腐涂料性能带来影响。由此可知，有必要提出一种方案能够解决石墨烯在防腐涂料中易重叠团聚问题，同时能够解决现有石墨烯复合材料添加进入涂料由于含有杂质影响涂料性能，且液态介质存储条件要求高，不利于大规模生产应用的问题，进而推动防腐涂料行业向前发展。
技术实现思路
针对目前石墨烯在防腐涂料中应用存在难以分散，以及石墨烯的层容易重新重叠聚集的缺陷，本专利技术提出一种用于石墨烯防腐涂料的母料及制备方法，通过采用多孔可再分散乳胶粉颗粒搭载石墨烯从而间接提升其分散性能，解决了石墨烯在防腐涂料中应用时易重叠团聚的难题。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：采用可再分散乳胶粉颗粒、石墨烯粉体为原料，具体制备方法为：（1）将所述可再分散乳胶粉颗粒投入在振动流化床中，可再分散乳胶粉颗粒经过吹沸处理后，获得分布均匀的可再分散乳胶粉颗粒；（2）利用激光阵列对所述可再分散乳胶粉颗粒进行刻蚀，刻蚀时间为10-30s，得到多孔可再分散乳胶粉；（3）将所述多孔可再分散乳胶粉与石墨烯粉料混合，并高速搅拌，得到石墨烯防腐涂料的母料。优选的，所述可再分散乳胶粉颗粒为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的任意一种，所述可再分散乳胶粉颗粒为可再分散乳胶粉粉体聚集体，颗粒粒径为50-80μm，所述石墨烯为单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、氧化石墨烯和氮掺杂石墨烯中的至少一种。优选的，振动流化床中所述可再分散乳胶粉的沉积厚度为15-30mm。优选的，所述振动流化床的振动频率为20-60Hz，所述振动流化床的传送速度为1.5-5cm/s。优选的，所述激光阵列分布于所述振动流化床的底部和/或上部，在进行刻蚀时，所述激光阵激光出射面与沉积的所述可再分散乳胶粉颗粒工作距离为10-50mm，所述振动流化床保持振动。优选的，所述激光阵列由至少20个激光单元构成，所述激光单元为氪离子激光器、氙离子激光器、准分子激光器中的一种，所述激光单元能量密度为200-350mJ/cm2。优选的，所述多孔可再分散乳胶粉颗粒与石墨烯粉料混合的质量比为5-10:1。优选的，步骤（3）中所述高速搅拌速率2000-5000rpm，搅拌时间为0.5-2h。提供一种石墨烯防腐涂料的母料，由上述制备方法制备而成。现有石墨烯在防腐涂料中应用存在难以分散，以及石墨烯的层容易重新重叠聚集的缺陷，同时现有石墨烯复合材料添加进入涂料中由于含有杂质添加剂影响涂料性能，且石墨烯母料存储条件要求高，不利于大规模生产应用的问题。鉴于此，本专利技术提出一种用于石墨烯防腐涂料的母料和制备方法，利用经刻蚀的可再分散乳胶粉搭载石墨烯从而间接提升其分散性能。首先通过激光对胶粉颗粒进行深度刻蚀，提升其孔隙率，再将石墨烯装填到多孔胶粉材料的孔隙中并高速搅拌，使得多孔胶粉有效吸附、搭载石墨烯，最终制得母料。该母料添加到水性树脂涂料中，与水作用迅速分散并在涂料内部形成连续膜，从而带动石墨烯均匀分散在涂料中，有效解决了石墨烯易重叠团聚的难题，同时经刻蚀的多孔胶粉对石墨烯的吸附能力增强。同时，采用多孔乳胶粉颗粒为载体，其与涂料相容性好，不含有任何杂质成分，克服了石墨烯复合材料添加进入涂料由于含有杂质影响涂料性能，从而有效提高涂料的防腐性能。本专利技术方法制备的石墨烯防腐母料均匀、无团聚、方便储存，产量高、成本低、无环境污染，具有显著的市场应用价值。本专利技术制备的石墨烯防腐涂料母粒可添加进入水性树脂涂料中，用于海泥区的各种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于石墨烯防腐涂料的母料的制备方法，其特征在于，采用可再分散乳胶粉颗粒、石墨烯粉体为原料，具体制备方法为：（1）将所述可再分散乳胶粉颗粒投入在振动流化床中，可再分散乳胶粉颗粒经过吹沸处理后，获得分布均匀的可再分散乳胶粉颗粒；（2）利用激光阵列对所述可再分散乳胶粉颗粒进行刻蚀，刻蚀时间为10‑30s，得到多孔可再分散乳胶粉；（3）将所述多孔可再分散乳胶粉与石墨烯粉料混合，并高速搅拌，得到石墨烯防腐涂料的母料。

【技术特征摘要】
1.一种用于石墨烯防腐涂料的母料的制备方法，其特征在于，采用可再分散乳胶粉颗粒、石墨烯粉体为原料，具体制备方法为：（1）将所述可再分散乳胶粉颗粒投入在振动流化床中，可再分散乳胶粉颗粒经过吹沸处理后，获得分布均匀的可再分散乳胶粉颗粒；（2）利用激光阵列对所述可再分散乳胶粉颗粒进行刻蚀，刻蚀时间为10-30s，得到多孔可再分散乳胶粉；（3）将所述多孔可再分散乳胶粉与石墨烯粉料混合，并高速搅拌，得到石墨烯防腐涂料的母料。2.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯防腐涂料的母料的制备方法，其特征在于，所述可再分散乳胶粉颗粒为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的任意一种，所述可再分散乳胶粉颗粒为可再分散乳胶粉粉体聚集体，颗粒粒径为50-80μm，所述石墨烯粉料为单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、氧化石墨烯和氮掺杂石墨烯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯防腐涂料的母料的制备方法，其特征在于，振动流化床中所述可再分散乳胶粉颗粒的沉积厚度为15-30mm。4.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯防腐涂料的母料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51