一种石墨烯防腐涂料使用的分散体及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种石墨烯防腐涂料使用的分散体及其制备方法，石墨烯防腐涂料使用的分散体按照重量百分数计：所述组分包括20％～50％环氧树脂、10％～20％石墨烯、0.5％～3％分散剂、0.5％～3％助剂、15％～30％锌粉。本发明专利技术中石墨烯防腐涂料使用的分散体工艺简便、储存稳定，可应用在各种类型的防腐涂料中提高金属底材上的附着力、柔韧性、耐磨性和耐盐雾性等性能优异突出。

A dispersive body used in a graphene anticorrosive coating and its preparation method

The present invention provides a dispersion and method of using graphene anticorrosive coating preparation method, graphite dispersion using graphene coatings according to the weight percentage: the components include 20% ~ 50% epoxy resin, 10% ~ 20%, 0.5% ~ 3% graphene dispersant, 0.5% ~ 3%, 15% ~ 30% zinc additives. The dispersion used for graphene anticorrosive coating in the invention is simple and stable, and can be applied to all kinds of anticorrosive coatings, and the adhesion, flexibility, abrasion resistance and salt spray resistance of the metal substrate are outstanding.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯防腐涂料使用的分散体及其制备方法
本专利技术涉及防腐涂料领域，特别提供一种石墨烯防腐涂料使用的分散体及其制备方法。
技术介绍
自从2004年英国曼彻斯特大学AndreGeim与KonstantinNovoselov成功利用胶带剥离石墨的方式获得单层石墨烯(graphene)，并获得2010年之诺贝尔物理奖以来，石墨烯的导电性、导热性、抗化性等各种优异性能即不断被产业藉应用于不同的领域。石墨烯主要是由sp2混成轨域组成六角形蜂巢排列的二维晶体结构，其厚度仅0.335nm，亦即仅一个碳原子直径的大小，石墨烯是目前最薄也是最坚硬的材料，机械强度可远高于钢铁百倍，而比重却仅约钢铁的四分之一。此外，石墨烯具有绝佳的不可渗透性及高比表面积，此等特性可有效延长水气及氧气穿透高分子基材的路径，降低氧气及水气透过率，因而可以应用于防腐蚀涂料。CN104877402A公开了一种氧化石墨烯防腐涂料的制备方法。将氧化石墨烯加入到防腐涂料中，选择合适的组分比例，同时减少锌粉的含量，有利于提高防腐性能。CN104371537A公开了一种氧化石墨烯复合防腐涂料的制备方法。将氧化石墨烯和五氧化二钒干凝胶粉体、蒙脱土与苯胺单体混合，然后加入十二烷基苯磺酸，再加入过硫酸铵使苯胺发生聚合反应，制备成复合粉体作为原料，掺杂到防腐涂料中，制备出粒径为20～80μm的防腐涂料。CN102604533A公开了一种基于聚苯胺与石墨烯复合材料的防腐涂料及制备方法。以重量分数计由以下组分构成：成膜物质20～90；聚苯胺与石墨烯复合材料0.1～20；颜料1～10；填料1～10；防流挂剂0.1～3；分散剂0.1～4；流平剂0.01～2；消泡剂0.01～2；溶剂1～50。该专利技术所得到的涂料中的石墨烯由于径厚比高，柔韧性好可以提供优良的物理防腐作用，而负载在石墨烯表面的聚苯胺可以提供电化学防腐作用，二者的协同作用机制使得该涂料具有优良的金属腐蚀防护性能。本专利技术的防腐涂料，可以实现金属基材的钝化和缓蚀，同时避免了可以导致环境污染的铬等重金属的使用，而且制备简单、成本低、易于工业化批量生产。CN103173095A一种富锌环氧防腐涂料，所述涂料包括能固化成膜的甲组份和含有固化剂的乙组分；其中，甲组份按质量百分比包括如下组分：石墨烯0.1～5wt％；锌粉0～35wt％；填料30～70wt％；固含量为54％的环氧树脂10～20wt％；溶剂10～20wt％；其中，石墨烯、锌粉和填料的质量百分含量之和为60～80wt％。通过对各组分的选择，在提高防腐效果的同时，大大降低了锌粉的含量，克服了富锌涂料以牺牲锌粉为代价的防腐方式，大大减少了在焊接时产生的氧化锌雾气，环境友好。然而，在实际应用上最常面临的问题是，石墨烯很容易聚集、堆栈而结块，亦即不容易均匀分散，如何防止石墨烯薄片彼此不均匀地堆栈的现象，以获得高均匀性且层数少的石墨烯粉体，一直都是产业界最需解决的技术瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有防腐涂料工艺和性能上的不足，且直接使用石墨烯粉体易因分散不良而导致无法发挥石墨烯的性能，以此原因研发一种制备石墨烯防腐涂料使用的分散体，该分散体在树脂中易分散均匀，可根据防腐涂料的性能需求做后添加使用。本专利技术的技术方案是，提供一种石墨烯防腐涂料使用的分散体，其特征在于，按照重量百分数计：所述20％～50％环氧树脂、10％～20％石墨烯、0.5％～3％分散剂、0.5％～3％助剂、15％～30％锌粉，其中各组分重量百分数之和为100％。进一步地，环氧树脂由环氧值为0.09～0.114的环氧树脂组成。进一步地，石墨烯片为少层的石墨烯片或多层的石墨烯片，其石墨烯纯度是大于95wt％，厚度为1nm至20nm的区间，而平面横向尺寸是在1μm至100μm的区间。所述石墨烯是由石墨经物理方法制备得到，所述物理方法包括但不限于，微机械剥离法、液相或气相直接剥离法或热分解SiC法等。进一步地，所述防沉剂包括但不限于改性脲溶液，其所述的防沉剂优选由德国毕克化学的产品BYK-410、BYK-420等所组成。进一步地，所述流平剂包括但不限于有机硅类流平剂等，其所述的流平剂优选由德国毕克化学的产品BYK-310所组成。进一步地，所述消泡剂包括但不限于有机硅类消泡剂等，例如海名斯德谦的产品Defom6500所组成。进一步地，所述的石墨烯防腐涂料使用的分散体，其所述的混合溶剂均由质量比为7:3的二甲苯与正丁醇组成。进一步地，所述分散剂为具有与石墨烯和环氧树脂溶液兼容的具有多元锚固基团的超支化聚酯共聚物所述分散剂为具有与石墨烯和环氧树脂溶液兼容的具有多元锚固基团的超支化聚酯共聚物，该分散剂藉由结构中的锚固基团来吸附在石墨烯表面,在经由相容链段分散于树脂或研磨界直中,达到稳定并保护石墨烯的效果；其所述的分散剂由海名斯德谦的产品NUOSPERSEFX9086、NUOSPERSEFX9360、NUOSPERSEFX9200、NUOSPERSEFA196、NUOSPERSEFX600等所组成。该分散剂藉由结构中的锚固基团来吸附在石墨烯表面,在经由相容链段分散于树脂或研磨介质中，达到稳定并保护石墨烯的效果。进一步地，所述的石墨烯防腐涂料使用的分散体所做成的防腐涂料，其特征在于，该涂料附着力0级；耐正反冲击>50cm；柔韧性<3mm；耐盐雾>1000h。本专利技术进一步地提供石墨烯防腐涂料使用的分散体的制备方法，其包括如下步骤：步骤a：称取所需量的环氧树脂、分散剂，加入部分混合溶剂，混匀；步骤b：将所需剩余量的石墨烯与锌粉加入高剪切混合分散机中，控制温度20～30℃、转速1500rpm～2000rpm，剪切20～30min；步骤c：将步骤b得到的混合物转移至砂磨机中，研磨至细度<30μm；步骤d：将步骤c得到的混合物加入所需量的助剂，控制转速300rpm～600rpm，剪切20～30min后得到成品。本专利技术制备的石墨烯防腐涂料使用的分散体所选用的环氧树脂常温下为固态，使用时需预先溶解于混合溶剂中。该树脂环氧当量较高，形成的漆膜交联密度大，具有较好的漆膜防介质渗透性能，且与石墨烯兼容性极佳，因此本专利技术优选环氧树脂作为石墨烯防腐涂料使用的分散体的基体树脂。本专利技术中使用的石墨烯优选由石墨经物理方法制备得到的少层石墨烯片或多层石墨烯片，其石墨烯纯度是大于95wt％，厚度为1nm至20nm的区间，而平面横向尺寸是在1μm至100μm的区间。通过研究发现，采用片径在20～25μm、层数在10～15的石墨烯，所得到的涂料具有最佳的综合性能最佳，粒径过小会导致石墨烯分散困难，涂料稳定性变差；粒径过大，则导致涂料分散不良涂层外观粗糙，且会降低涂层性能。本专利技术针对物理方法制备的石墨稀特征，选用具有与分散介质树脂溶液兼容的具有多元锚固基团的超支化聚酯共聚物，该分散剂藉由结构中的锚固基团来吸附在石墨烯表面,在经由相容链段分散于树脂或研磨介质中,达到稳定并保护石墨烯的效果。本专利技术选用锌粉做为石墨烯防腐涂料使用的分散体的复合填料。锌粉因其高电位的特性在涂层中具有相当高的耐腐蚀性，当涂层遇到腐蚀因子侵袭时，锌粉和石墨烯在漆膜内互相连成导电层，起到阴极保护作用，从而保护钢、铁底材。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯防腐涂料使用的分散体，包括如下组分：按照重量百分数计： 20％～50％环氧树脂、10％～20％石墨烯、5％～15％分散剂、0.5％～3％助剂、15％‑30％锌粉。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯防腐涂料使用的分散体，包括如下组分：按照重量百分数计：20％～50％环氧树脂、10％～20％石墨烯、5％～15％分散剂、0.5％～3％助剂、15％-30％锌粉。2.根据权利要求1所述的石墨烯防腐涂料使用的分散体，其特征在于：所述环氧树脂由环氧值为0.09～0.114的环氧树脂组成。3.根据权利要求1所述的石墨烯防腐涂料使用的分散体，其特征在于：所述石墨烯为少层的石墨烯片或多层的石墨烯片，其石墨烯纯度是大于95wt%，厚度为1nm至20nm的区间，而平面横向尺寸是在1μm至100μm的区间，所述石墨烯是由石墨经物理方法制备得到。4.根据权利要求1所述的石墨烯防腐涂料使用的分散体，其特征在于：按重量份数计，所述助剂组分包括0.2%～1%流平剂、0.2%～1%消泡剂、0.2～1%防沉剂、余量为混合溶剂。5.根据权利要求4所述的石墨烯防腐涂料使用的分散体，其特征在于：所述防沉剂包括改性脲溶液。6.根据权利要求4所述的石墨烯防腐涂料使用的分散体，其特征在于：所述混合溶剂为质量比为7:...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈伟亮，李俊贤，
申请(专利权)人：杭州烯创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33