一种石墨烯无溶剂防腐涂料及制备技术制造技术

本发明专利技术属于一种石墨烯无溶剂防腐涂料，被广泛应用于储罐内壁、造船业、港口码头、埋地管道等重防腐领域。其特征在于：由液态环氧树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其活性稀释剂、助剂、填料、颜料和胺类固化剂等组成。本发明专利技术石墨烯(添加)在改性涂料性能方面在说明书上展示了六点发明专利技术示例。目前在百氏高涂料应用过程中开始用于下述六种无溶剂环氧(重)防腐涂料中实现的方案展示出优势与特点；(详见如下六点示例)。无溶剂防腐涂料经石墨烯(添加)改性，可以有很大提高涂层的防腐蚀性能，同时，使涂层具有了突出的绿色环保性。

A graphene solvent-free anticorrosive coating and its preparation technology

The invention belongs to a graphene solvent free anticorrosive coating, and is widely applied to the field of heavy anticorrosion, such as tank inner wall, shipbuilding industry, port terminal, buried pipeline, and so on. Its characteristics are: polymerization of liquid epoxy resin into film forming material, nano element of graphene, various inorganic nanomaterials and active diluents, additives, fillers, pigments and amine curing agents. The graphene (addition) of the invention shows six examples of inventions in the specification on the properties of modified coatings. The advantages and characteristics of the six solvent free epoxy (heavy) anticorrosive coatings in the application of the high coating are presented at present. (see six examples as shown below). The solventless anticorrosion coating can improve the corrosion resistance of the coating greatly, and at the same time, the coating has a prominent green environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯无溶剂防腐涂料及制备技术本专利技术属于一种石墨烯无溶剂防腐涂料，主要在适用于通风不良的环境下施工，可用以装载饮用水，食品或其他敏感性物质。石墨烯(添加)改性无溶剂防腐涂料，使更具有强度高、固化收缩率小、耐化学品性能优良、耐碱性突出、可一次性施工200～1000μm、无针孔、防腐性能优异等优点，被广泛应用于储罐内壁、造船业、港口码头、埋地管道等重防腐领域，成为防腐涂料领域必不可少的涂料品种。本专利技术涉及一种石墨烯无溶剂防腐涂料及制备技术，其特征在于：由液态环氧树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其活性稀释剂、助剂、填料、颜料和胺类固化剂等组成。石墨烯无溶剂型防腐睃涂料是一种新型环境友好的涂料，一般是指成膜后固体分含量接近或达到100％的涂料，它是一种高性能、高固体分的涂料。无溶剂涂料又可称活性溶剂涂料，它并不是完全不含溶剂，而是指溶剂最终成为涂膜组分，在固化成膜过程中不向大气中排放Voc。一般对于无溶剂型涂料来说，传统防护涂层受限于自身材料性质及工艺，对金属基体的腐蚀防护作用往往不理想，个别性能突出的成本又很高，降低了涂层的性价比，而且相当一部分涂层因含铅锌或铬酸盐等重金属或有毒物质，存在一定的环境污染风险，也消耗了大量的不可再生资源，不利于社会经济的可持续发展。因此，开发新型石墨烯(添加)改性无溶剂防腐涂料使长效环保的防腐蚀涂料成为新热点。石墨烯是一种由sp2杂化碳原子组成的二维晶体材料，具有略微波浪状的层式结构，一般石墨烯的共轭结构会导致其与水、有机溶剂以及聚合物的相容性较差，因而增加了其在涂料领域中的应用难度。为解决该问题，可在制备石墨烯的过程中先将GO功能化改性，再按需要进行还原。本专利技术石墨烯(添加)改性无溶剂防腐涂料一般为双组分，有时在使用前加入添加剂，常见的有环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、聚脲树脂等，其耐腐性、耐候性、机械强度等较为突出，一次成膜，附着力优异，原料的选择范围广，具有污染少、施工便利、物理性能优异，应用广泛等特点。目前国内使用的石墨烯无溶剂涂料和黏合剂中，使用量和使用范围最大的就是环氧树脂，环氧树脂中含有多种可发生不同功能作用的基团，如环氧基、醚键、羟基和苯环，其中环氧基可发生交联反应等特点。石墨烯经功能化改性后既保留了原有性质，还附带了改性基团的反应活性，能有效提高石墨烯在涂料体系中的分散性、相容性，甚至可赋予涂料体系某种特殊功能，因此石墨烯的功能化改性是其在涂料领域应用中必不可少的重要一环。石墨烯涂料是一种材料，这种含有石墨烯片径材料，可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层、石墨烯涂料的涂层。片状石墨烯表面的超疏水性，及平行排列的片状石墨烯对腐蚀因子的阻隔作用，为石墨烯用作防腐涂料提供了可能，主要工业国家均将石墨烯研究和应用提升至战略高度。分散是石墨烯填料的关键技术问题，对无溶剂/水性防腐涂料及环氧涂层的耐蚀性影响巨大。由于石墨烯自身团聚，一般通过化学接枝修饰，但过程繁琐，成本高，难以产业化，因此专利技术简洁有效的分散方法至关重要。一般而言，无溶剂涂料，并不是没有溶剂，而是这种溶剂可以溶解树脂，并具有活性可与树脂发生反应，成为涂膜的一部分。它对环境的污染是很小的，是目前防腐蚀涂料的重要发展方向之一。但是此类涂料由于体系黏度较大，适用期短，涂膜外观质量不够理想，而且施工要求较高，因而价格也比较高，还没有得到较大范围的应用。本专利技术人在石墨烯改性无溶剂防腐涂料应用过程中对石墨烯应用性能与方案提出如下几点。(1)石墨烯具有高比表面积、快速导电性、优异的化学稳定性、突出的力学性能、高导热性等性能，使其改性在无溶剂防腐涂料中有广泛应用。(2)石墨烯在改性防腐涂料、导电涂料、阻燃涂料等涂料体系中均可以大幅提高无溶剂涂料的综合性能，如降低涂层厚度，增加对基材的附着力，提升无溶剂防腐料耐磨性，并使涂料具有绿色环保性。尤其在水性防腐涂料、环氧富锌涂料、导电涂料、中具有突出的性能。(3)石墨烯作为一种新型的防腐增强材料，在常用的环氧防腐涂料的基础上通过添加石墨烯制备的新型涂料不仅具有环氧富锌涂料的阴极保护效应、玻璃鳞片涂料的屏蔽效应，更具有韧性好、附着力强、耐水性好、硬度高等特点，其防腐性能超过现有的重防腐涂料。①不含挥发性有机溶剂，固体份达100％②使用石墨烯改性对室温固化5-45℃漆膜附着力更强，机械性能更优，更易施工。③石墨烯使漆膜耐水性更优，由于采用石墨烯生物质特种固化剂，固化后的漆膜更加无毒，不污染饮用水和食品。(4)石墨烯的共轭结构使之具有很高的电子迁移率和优异的电学性能，这是人们最希望可以利用的性能。传统的导电涂料通过加入导电性物质作为添加剂来达到涂膜导电的目的，导电性添加剂通常为金属或金属氧化物颗粒(如银粉、铜粉、氧化锌等)，以应用较为广泛的银粉为例，其用量、粒径和形态都对涂料的导电性能有很大影响。相比银粉，石墨烯除了有很好的导电性能外，还具备优异的机械性能及热性能，是极佳的导电涂料添加剂。(5)石墨烯的二维片层结构，使其在涂料中层层叠加，可形成致密的物理隔绝层，起到突出的物理隔绝作用，提高阻燃性能；石墨烯还可以与树脂进行交联复合，在涂料中就可以进一步形成一层致密的保护膜，起到阻隔空气的作用，从而发挥阻燃的效果；并且在高温下，石墨烯涂层会生成CO2和水，并生成更致密连续的炭层，起到进一步的阻隔作用，从而提高了无溶剂涂料的阻燃性能。(6)石墨烯的导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石。石墨烯改性无溶剂散热涂料使其具有高的热导率，同时，石墨烯的高比表面积使其充分填充在涂层中，增大了涂层散热表面积，能够降低物体表面和内部温度。石墨烯改性散热无溶剂涂料能够长期在高温下工作，耐磨抗冲击性强，具有很好的耐候性，耐盐雾老化，酸碱老化，光照老化等，在各种极端环境下均可使用之目的。专利技术人自制的二层剥离的石墨烯与(BSG-8001石墨烯浆料)，目前开始在下述百氏高涂料中的六种无溶剂环氧(重)防腐涂料中实现的技术方案。①石墨烯无溶剂环氧重防腐涂料②石墨烯厚涂耐磨无溶剂环氧防腐涂料③石墨烯纳米TiO2无溶剂环氧防腐涂料④石墨烯(双组分)无溶剂环氧防腐涂料⑤石墨烯纳米SiO2耐磨无溶剂环氧防腐涂料⑥石墨烯双组分喷涂型无溶剂超厚膜环氧重防腐涂料。一般化学氧化还原法制备的石墨烯，其片层的边缘仍然含有少量的未被还原的羟基、羧基，这使得石墨烯具有了一定的物理、化学活性，能赋予复合材料一些良好的性能，如分散性(氢键作用)、附着力等。同时还具有参与化学交联、提高交联密度、补强涂膜力学性能的作用。即便如此，但当石墨烯用量过多时，会产生自身团聚，破坏其分散的均匀性、致密性，其导电性能(导电网络结构受损，形成点接触或线接触)、机械性能(石墨烯发生团聚，涂膜内部产生应力集中)、防腐性能反而下降。本专利技术石墨烯浆料本身具有憎水憎油性，其片层结构具有“迷宫”效应，可阻碍水、腐蚀性离子等向金属基材的渗透，延缓金属基材的腐蚀速度，进而对底材起到防腐的作用。①经过近四年时间在苛刻条件下，石墨烯浆料在重防腐涂料上配方使用的情况下，证明并具有长效防腐寿命，该防腐涂料在化工大气和海洋环境里，主要由检测仪器与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯无溶剂防腐涂料，具体涉及采用一种石墨烯无溶剂防腐涂料及制备技术，由液态环氧树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其活性稀释剂、助剂、填料、颜料和胺类固化剂等组成。广泛应用于储罐内壁、造船业、港口码头、埋地管道等重防腐领域，成为防腐涂料领域必不可少的涂料品种。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯无溶剂防腐涂料，具体涉及采用一种石墨烯无溶剂防腐涂料及制备技术，由液态环氧树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其活性稀释剂、助剂、填料、颜料和胺类固化剂等组成。广泛应用于储罐内壁、造船业、港口码头、埋地管道等重防腐领域，成为防腐涂料领域必不可少的涂料品种。2.其特征与特点在于：由液态环氧树脂聚合为成膜物质、石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料等材料，具有一种石墨烯无溶剂环氧重防腐涂料的特点。3.根据权利要求书1所述：一种无溶剂防腐涂料及制备技术权利要求如下六项示例等。示例1、百氏高(BSG-石墨烯无溶剂环氧重防腐涂料)，其由以下重量份数的原料制成：A组分-色漆配方：液态环氧树脂36～52、稀释剂6～12、BSG-810石墨烯粉料1.0～3.5、分散剂0.4～0.8、消泡剂0.5～1、触变剂1～3、极性溶剂1～3、绢云母粉6～8、滑石粉10～12、硫酸钡16～28、氧化铁红1～3、总和100。B组分-固化剂配方：改性脂肪胺40～50、促进剂0～4、分散剂0～0.5、消泡剂0～0.5、极性溶剂0.5～1.5、触变剂0～3、云母粉5～10、硫酸钡32～38、总和100。示例2、百氏高(BSG-石墨烯厚涂耐磨无溶剂环氧防腐涂料)，其由以下重量份数的原料制成：自制的二层剥离石墨烯BSG-810石墨烯粉料1.0～3.5m/g、双酚F环氧树脂36～52m/g、增韧剂6～8m/g、二氧化钛3～5m/g、碳化硅6～12m/g、石英粉6～12m/g、绢云母粉10～13m/g、硅烷偶联剂1～2m/g、气相二氧化硅1～2m/g、分散剂0.5～1m/g、消泡剂0.5～1m/g等组成。示例3、百氏高(BSG-石墨烯纳米TiO2无溶剂环氧防腐涂料)，其由以下重量份数的原料制成：A组分-环氧树脂E-515％、端羧基丁腈橡胶45％、腰果壳油改性环氧树脂活性稀释剂2％、BSG-810石墨烯粉料1.0～3.5％、硅烷偶联剂(KH-550)1.5～2％、纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚俊华，童忠东，
申请(专利权)人：百氏高涂料苏州有限公司，褚俊华，童忠东，
类型：发明
国别省市：江苏,32