一种海洋防腐复合涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种海洋防腐复合涂料，其包含以下重量份组分，A组分，30％～40％环氧树脂、1％～5％石墨烯、1％～5％分散剂、20％～30％蒸馏水、10％～20％二氧化钛、3％～10％碳酸钙、0.2％～0.5％消泡剂、0.2％～0.5％流平剂、1％～5％有机膨润土、0.25％～3％偶联剂、0.3％～2.0％附着力促进剂。B组分，15％～25％水性固化剂(H228B)。通过纳米二氧化钛的功能化，提高环氧的弯曲强度和拉伸强度，并能改善其耐蚀性能和抗冲击强度，凭借其光催化作用可以将涂层表面有机生物氧化分解，从而降低海洋有机物带来的生物腐蚀危害，自制s水性分散剂的加入,改善石墨烯在环氧体系中的分散性和接合性，大大提高了涂料提高涂层的防腐性，防污性，抗冲击性能。

Marine anticorrosive composite coating and preparation method thereof

The invention provides a marine anticorrosive composite coating, which comprises the following weight components: component A, 30% - 40% epoxy resin, 1% - 5% graphene, 1% - 5% dispersant, 20% - 30% distilled water, 10% - 20% titanium dioxide, 3% - 10% calcium carbonate, 0.2% - 0.5% defoamer, 0.2% - 0.5% leveling agent, 1% titanium dioxide. % ~ 5% organic bentonite, 0.25% ~ 3% coupling agent and 0.3% ~ 2% adhesion promoter. B component, 15% to 25% water curing agent (H228B). By functionalization of nano-titanium dioxide, the flexural strength and tensile strength of epoxy can be improved, and the corrosion resistance and impact strength can be improved. The organic organisms on the surface of the coating can be oxidized and decomposed by photocatalysis, thereby reducing the biological corrosion hazards caused by marine organic matter. The dispersion and adhesion of graphene in epoxy system greatly improve the anticorrosion, antifouling and impact resistance of the coating.

【技术实现步骤摘要】
一种海洋防腐复合涂料及其制备方法
本专利技术属于钢材防腐工程领域，具体涉及一种海洋管道防腐材料制备方法，该防污防腐涂层材料也可用于海洋石油平台防污防腐，船舶防污防腐,水下管道防污防腐等领域。
技术介绍
随着海洋油气田工业的发展，海上开采，浮式设施(FPSO),海底管线等不断增加，其面临着海洋环境下的腐蚀问题也日益严峻。海洋环境下的钢材结构，受到盐雾、风、雨、日光等多重作用的影响，其表面很容易形成有腐蚀性的水膜。薄水膜对钢铁的作用而发生大气腐蚀的过程，符合电解质中电化学腐蚀的规律。这个过程的特点是氧特别容易到达钢铁表面，钢铁腐蚀速度受到氧极化过程控制。空气中所含杂质对钢材腐蚀影响很大，海洋环境中富含大量的海盐粒子，这些盐粒子杂质溶于钢铁表面的水膜中，使这层水膜变为腐蚀性很强的电解质，进一步加速了腐蚀的进行，除此之外，海洋环境中微生物作用下材料的腐蚀问题是海洋腐蚀的重要特征之一，海洋微生物对材料腐蚀的影响显著而复杂，呈现出不同于常规的腐蚀新问题，由于各种金属及其合金或非金属材料耐微生物腐蚀的敏感性不同，通常铜、铬及高分子聚合材料比较耐微生物腐蚀,可以通过对材料的表面进行处理、在基体材料中添加耐微生物腐蚀元素或在金属表面涂敷抗微生物腐蚀的纳米氧化物等,进而达到防治SRB腐蚀的目的。目前，采用涂层进行防腐蚀仍然是海洋平台最有效和最主要的防腐蚀手段，然而传统的溶剂型海洋涂层由于自身材料性质等方面的限制，对管道基体的防护性能有限，而且有大量的有毒重金属和挥发性有机物质(VOC)，带来一定程度上的海洋环境污染，溶剂型防腐涂料的发展受到越来越多的限制。随着人们环保意识的不断提高，世界各国对防腐涂料的发展提出越来越多的要求，防腐涂料正向高性能化、功能化、绿色化的方向发展，特别是发展水性涂料已成为海洋防腐蚀涂料的重要发展方向。因此，开发一种长效环保耐污耐腐蚀的海洋防腐复合涂料对于海洋环境下的油气管道有着重要意义。纳米二氧化钛(TiO2)，具有良好的的抗气候，抗光腐蚀性能，无毒性等优点，可以提高环氧的弯曲强度和拉伸强度，并能改善其耐蚀性能和抗冲击强度。借助其光催化作用下产生强氧化还原性的光生空穴和电子，可以将涂层表面有机生物氧化分解，从而降低海洋有机物带来的生物腐蚀危害,而且不会带来二次污染，是海洋防污材料的研究热点，近年来广泛的应用于防污，防腐涂料中，但纳米二氧化钛也有易发生团聚，在有机相中的分散性能差等不足。石墨烯作为21世纪的新材料之王，拥有超高强度、很大的比表面积、超强的韧性和屏蔽性能等优点，石墨烯的片层结构层层叠加、交错排列，在涂层中可以形成“迷宫式”的屏蔽结构，从而有效的抑制H2O,O2等小分子气体的渗入和扩散，提高涂层的物理阻隔性，石墨烯的共轭结构使其具有很高的电子迁移率，表现出良好的导电性，提供更佳的电化学保护。近年来，国内外诸多学者将石墨烯应用与涂料之中，用于改善涂料的防腐性能和抗冲击。在涂料中添加少量的石墨烯可以使涂料的显著提高，但由于石墨烯的比表面积大、表面能高、当添加量到达一定程度时，容易在环氧涂层中产生团聚，在涂层中造成裂纹、应力集中点和缺陷，从而造成涂层的防腐性能下降。
技术实现思路
针对
技术介绍
存在的不足，本专利技术提出一种海洋管道防腐材料其防腐性能，防污性能抗冲击性等优异。本专利技术的原理是：第一，石墨烯是由一个碳原子和周围邻近的三个碳原子结合形成蜂窝状结构的碳原子单层，，拥有很大的比表面、高强度，容易转移到环氧涂层对偶表面形成转移膜，与环氧复合使用后可提高涂层的防腐性抗冲击性能；第二，石墨烯可以在与金属表面的活性介质发生作用，形成致密的物理阻隔层，从而有效的防止H2O,O2等小分子气体的渗入，作为填料加入可提高涂层的物理阻隔性。第三，纳米二氧化钛(TiO2)可以提高环氧的弯曲强度和拉伸强度，并能改善其耐蚀性能和抗冲击强度借助其光催化作用下产生强氧化还原性的光生空穴和电子，可以将涂层表面有机生物氧化分解，从而降低海洋有机物带来的生物腐蚀危害，通过这多方面性能的增强，减少了因涂料破损、海洋生物等因素造成的管道腐蚀加速。本专利技术提出一种海洋防腐复合涂层材料，其包含以下重量份组分，本专利技术提出一种新型环保海洋管道防腐材料，其包含以下重量份组分，A组分，30％～40％环氧树脂、1％～5％石墨烯、1％～5％分散剂、20％～30％蒸馏水、10％～20％二氧化钛、3％～10％碳酸钙、0.2％～0.5％消泡剂、0.2％～0.5％流平剂、1％～5％有机膨润土、0.25％～3％偶联剂、0.3％～2.0％附着力促进剂；B组分，15％～25％水性固化剂(H228B)。进一步的，所述环氧树脂选自水性环氧树脂E-51,(含固量60％)。进一步的，所述石墨烯混合分散剂为自制的芪三酚基环氧磷酸酯分散体。进一步的，所述消泡剂为DD-171水性消泡剂。进一步的，所述流平剂为BYK-307有机硅流平剂。进一步的，所述偶联剂为KH560。进一步的，所述附着力促进剂为DP-02，DP-10中的一种或两种。进一步的，所述固化剂为水性固化剂H228B。本专利技术所述海洋防腐复合涂料可以按照常规涂料制备工艺制备。纳米二氧化钛的功能化是通过以下步骤实现的：0.2wt％二氧化钛和7.8wt％KH560于70wt％无水乙醇中300W冰水浴超声分散40min,移入到500ml的三口烧瓶，进行磁力搅拌，并加热到乙醇回流，向混合物中加入7wt％蒸馏水和15wt％无水乙醇的混合溶液，并持续搅拌，并加热，反应持续6h,带反应结束后，立即进行抽滤，并用于水乙醇反复洗涤，在冷冻干燥下干燥24小时，得到功能化纳米二氧化钛。芪三酚基环氧磷酸酯功能化石墨烯水分散体是通过以下步骤实现的：将7wt％芪三酚、36wt％环氧氯丙烷和0.7wt％四丁基溴化铵加入到装有温度计，机械搅拌器，和冷凝装置的三口烧瓶中混合，将反应混合物的温度控制在120℃下搅拌2小时，将13.3wt％(10mol/L氢氧化钠)加热到30℃，然后逐滴加入到混合溶液中，反应持续三小时，之后将液体用43wt％的蒸馏水洗涤三次，并用无水硫酸钠干燥24小时，用旋转真空蒸发器在60℃下除去过量的溶剂，获得芪三酚基环氧树脂。基于磷酸与环氧基的摩尔比为1:1，取上述制备的芪三酚环氧树脂25wt％和25wt％的丙酮置于装有温度计，机械搅拌器和冷凝装置的三颈反应器中，温度保持在60℃，将23wt％H3PO4和27wt％的丙酮30min内滴入混合物中，在500rmp的机械搅拌下继续反应3h,直至混合物达到恒定的酸值，最后加入KOH溶液调节反应混合物的PH7-8，得到水相芪三酚环氧磷酸酯。取1wt％上述制备的芪三酚环氧磷酸酯和1wt％石墨烯加入到98w％的蒸馏水中，并在500W装有降温装置的超声分散仪中超声两小时，得到芪三酚基环氧磷酸酯功能化石墨烯水分散体。有益效果本专利技术的海洋防腐复合涂料材料，采用石墨烯为填料加入环氧树脂体系中，提高涂层的物理阻隔性，通过二氧化钛表面的功能化，使得与环氧基体有良好的相容性和接合性；可以提高环氧的弯曲强度和拉伸强度，并能改善其耐蚀性能和抗冲击强度，借助其光催化作用可以将涂层表面有机生物氧化分解，从而降低海洋有机物带来的生物腐蚀危害，通过自制的芪三酚基环氧磷酸酯分散体的加入，使得石墨烯能够更好的分散在涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术提出的海洋防腐复合涂料，其包含以下重量份组分，A组分，30％～40％环氧树脂、1％～5％石墨烯、1％～5％分散剂、20％～30％蒸馏水、10％～20％二氧化钛、3％～10％碳酸钙、0.2％～0.5％消泡剂、0.2％～0.5％流平剂、1％～5％有机膨润土、0.25％～3％偶联剂、0.3％～2.0％附着力促进剂。B组分，15％～25％水性固化剂(H228B)。

【技术特征摘要】
1.本发明提出的海洋防腐复合涂料，其包含以下重量份组分，A组分，30％～40％环氧树脂、1％～5％石墨烯、1％～5％分散剂、20％～30％蒸馏水、10％～20％二氧化钛、3％～10％碳酸钙、0.2％～0.5％消泡剂、0.2％～0.5％流平剂、1％～5％有机膨润土、0.25％～3％偶联剂、0.3％～2.0％附着力促进剂。B组分，15％～25％水性固化剂(H228B)。2.如权利要求1所述的一种海洋防腐复合涂料，其特征在于：所述环氧树脂选自(水性环氧树脂E-51，固含量60％)，石墨烯，分散剂为自制的芪三酚基环氧磷酸酯分散体，水性消泡剂(DD-171)流平剂有机硅流平剂(BYK-307)，偶联剂为(KH560)，附着力促进剂为(DP-02，DP-10)中的一种或两种，水性固化剂为(H228B)。3.如权利要求1所述的一种海洋防腐复合涂料，其特征在于：功能化二氧化钛是通过以下步骤实现的：0.2wt％二氧化钛和7.8wt％KH560于70wt％无水乙醇中300W冰水浴超声分散40min,移入到500ml的三口烧瓶，进行磁力搅拌，并加热到乙醇回流，向混合物中加入7wt％蒸馏水和15wt％无水乙醇的混合溶液，并持续搅拌并加热，反应持续6h,带反应结束后，立即进行抽滤，并用于水乙醇反复洗涤，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树立，朱建康，饶永超，赵书华，才政，白浩然，李坛，黄俊尧，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32