一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆及其制备方法技术

本发明专利技术属于防腐涂料技术领域，具体涉及一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆及其制备方法。它由A、B两组分组成，组份A由以下按重量份的原料组成：环氧树脂40‑50份、改性石墨烯10‑20份、颜料15‑20份、助溶剂15‑20份、消泡剂0.3‑0.8份、流平剂0.3‑0.8份、防沉剂0.5‑1份、分散剂0.5‑1份；B组分由以下按重量份的原料组成：醚化氨基树脂50‑60份、酚醛胺25‑35份、助溶剂20‑30份。本发明专利技术的一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆具有长久优异的防腐性能，基材附着力强，机械强度高，耐摩擦性能优，优异的耐盐雾性，较好的耐水性、耐化学性、耐油性和耐冲击性，施工适应性强等优点；操作方法简单，易于操作，原料和能耗成本低，环保无污染，涂膜快干，施工周期短。

A Metal Matrix Graphene Modified Long-acting Anticorrosive Paint and Its Preparation Method

The invention belongs to the technical field of anticorrosive paint, in particular to a metal base graphene modified long-term anticorrosive paint and a preparation method thereof. It consists of two groups A and B. Component A consists of 40 50 parts of epoxy resin, 10 20 parts of modified graphene, 15 20 parts of pigment, 15 20 parts of cosolvent, 0.3 0.8 parts of defoamer, 0.3 0.8 parts of leveling agent, 0.5 1 part of anti-sedimentation agent and 0.5 1 part of dispersant. Composition: 50 60 etherified amino resin, 25 35 phenolic amine and 20 30 cosolvent. The graphene modified long-acting anticorrosive paint of the invention has the advantages of long-term excellent anticorrosive performance, strong adhesion of the base material, high mechanical strength, excellent friction resistance, excellent salt spray resistance, good water resistance, chemical resistance, oil resistance, impact resistance, strong construction adaptability, etc. In operation, the cost of raw materials and energy consumption is low, the environmental protection is pollution-free, the coating film dries quickly, and the construction period is short.

【技术实现步骤摘要】
一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆及其制备方法
本专利技术属于防腐涂料
，具体涉及一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆及其制备方法。
技术介绍
金属的腐蚀，是金属受环境介质的化学或电化学作用而被破坏的现象。金属的腐蚀遍及国民经济各个领域，给国民经济带来了巨大的损失。在工业发达的国家中，腐蚀造成的直接经济损失占国民经济总产值的1％～4％，每年腐蚀生锈的钢铁约占产量的20％，约有30％的设备因腐蚀而报废。在中国，由于金属腐蚀造成的经济损失每年高达300亿元以上，占国民生产总值的4％。长期以来，人们一直采用多种技术对金属加以保护，防止腐蚀的发生。其中，金属设备防腐蚀最有效、最常用的方法之一是在金属表面涂敷防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体。防腐涂料和其它涂料一样，其配方组成主要包括基料(树脂)、颜填料和溶剂。金属防腐漆的主要作用和要求是对金属基材有良好附着力，具有防锈性能；能够防止外界环境中有害的腐蚀介质，如氧气、水汽、二氧化硫以及化工大气的影响，同时具有美观装饰性。石墨烯保持了碳材料的固有特性，化学性质稳定，特殊的大π键共轭的电子结构导致其层间存在很大的范德华引力，其片层间极易重新发生团聚和堆砌,并且惰性的表面使其与其它介质相互作用能力较弱。石墨烯碳结构的完整性使他和树脂基体之间的浸润难以实现，大大制约了石墨烯在树脂基复合材料领域的发展和复合材料的最终性能。而氧化石墨烯作为石墨烯的一种重要的衍生物，因其表面存在丰富的含氧基团，包括羟基、羧基、环氧基等，使得氧化石墨烯极易吸水且能在水溶液体系中分散成稳定的胶束溶液。并且我们还可以利用其表面的基团进行改性，改善其在有机相中的分散性，拓展应用领域。石墨烯是一种仅有一个原子厚度的碳薄板，当接触到水或蒸汽时，含有石墨烯的涂层就扮演分子筛的角色，允许一定尺寸以下的小分子通过，内部拥有上千万个微小鳞片，无序地彼此堆叠在一起，之间留有纳米大小的毛细空隙，大大阻止了水或蒸汽与金属表面的接触，从而完全起到隔离的作用，达到对金属防护的效果。同时石墨烯涂料在力学上更为坚固，对气体、液体以及化学品都有完全的不透水性，使石黑烯涂层具有非常优异的耐强酸、强碱性能。由两个碳原子与一个氧原子形成的环称为环氧基，含这种三元环的化合物统称为环氧化合物。最简单的环氧化合物是环氧乙烷。而环氧乙烷通过离子型聚合可得到热塑性的聚氧化乙烯树脂，称为环氧树脂。它是指一个分子中含有两个及两个以上的环氧基，并在适当的固化剂存在下能形成三维交联网络状固化物的化合物总称。环氧树脂具有优异的粘接、防腐蚀、成型性和热稳定性等性能，在力学、热、电气和耐化学药品性方面的性能非常优越。但是目前的防腐涂料，由于其成膜物中主链都是由C-C键所组成，在紫外光的照射下容易发生化学键的断裂，从而失去防腐功能，导致其防腐年限较短；因此，开发长效防腐涂料已是当前涂料研究的一个重要方向，关键是制备高性能树脂和高性能长效防腐添加剂。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆，其具有长久优异的防腐性能，基材附着力强，机械强度高，具有优异的耐盐雾性，较好的耐水性、耐化学性、耐油性和耐冲击性，施工适应性强等优点。本专利技术还提供了一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆的制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆，它由A、B两组分组成，所述的A组分和B组分的重量比为100:(25-35)；其中，所述的组份A由以下按重量份的原料组成：环氧树脂40-50份、改性石墨烯10-20份、颜料15-20份、助溶剂15-20份、消泡剂0.3-0.8份、流平剂0.3-0.8份、防沉剂0.5-1份、分散剂0.5-1份；所述的B组分由以下按重量份的原料组成：醚化氨基树脂50-60份、酚醛胺25-35份、助溶剂20-30份；进一步，上述所述的环氧树脂的环氧值为0.20-0.56。进一步，上述所述的改性石墨烯的结构如下所示：进一步，上述所述颜料为经过氢化松香表面处理的金红石型的钛白粉、酞菁蓝、高色素碳黑或咔唑紫颜料中的一种，颜料细度低于300nm。进一步，上述所述的助溶剂为环己酮、丁醇、异丙醇、二甲苯中的一种或几种。进一步，上述所述的消泡剂为氟改性硅氧烷消泡剂，选自毕克化学的BYK066N、流平剂为氟改性丙烯酸聚合物，汽巴公司的EFKA3777、防沉剂为聚酰胺蜡浆，选自帝斯巴隆6900-20X、分散剂为不含乙氧基烷基酚的共聚物溶液，选自迪高TEGODispers685。进一步，上述所述的醚化氨基树脂为甲醚化氨基树脂和异丁醇醚化氨基树脂按质量3:1组成的混合物。一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆的制备方法，具体包括如下制备方法：(一)改性石墨烯的制备：(1)将10份石墨烯置于90-100份体积比3:1的浓硫酸和浓硝酸的混酸溶液中，冰浴条件下机械搅拌处理12h，然后缓慢加入20-30份高锰酸钾和80-90份去离子水，升高温度至80-90℃，搅拌反应1-2h；反应结束后，趁热过滤，然后用大量的去离子水清洗至中性，85℃下真空干燥得氧化石墨烯；(2)将5-10份的步骤(1)的氧化石墨烯分散于90-100份的无水乙醇中，超声1-2h后转移到反应容器中；氮气保护下，加入10-20份3-脲丙基三甲氧基硅烷，搅拌回流反应12h，将得到的混合液分别用水、乙醇、甲醇过滤洗涤各两次，冻干得到功能化的氧化石墨烯；(3)氮气保护下，取10-15份的硫酸锌溶于热50-60份甲醇溶剂中，加入5-10份步骤(2)制备的功能化氧化石墨烯，升高温度至50℃，继续搅拌30min，冷却至室温，过滤即得改性石墨烯，反应方程式如下：(二)A组分环氧漆料的制备：(1)首先将环氧树脂和助溶剂按重量组分比的70％取料，改性石墨烯、颜料全部组分重量，一起放入搅拌机混合均匀；(2)将上述步骤(1)混合均匀的原料放在砂磨机中研磨分散；(3)将步骤(2)研磨分散后的原料放入搅拌釜内，加入步骤(1)环氧树脂和助溶剂的剩余30％组分重量和全部组分重量的消泡剂、流平剂、防沉剂、分散剂，在转速1200-1300r/min下充分搅拌均匀后，进行过滤，除去机械杂质，即制成A组分环氧漆料，包装待用；(三)B组分固化剂的制备：将醚化氨基树脂、酚醛胺、助溶剂按上述配方重量份置于容器中，在转速1000-1200r/min下充分搅拌均匀后，经过滤后得到B组分固化剂，包装待用；(四)一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆的制备：在使用时，将A组分环氧漆料和B组分固化剂按重量比为100:(25-35)进行混合，搅拌均匀至施工粘度，即成金属基材长效防腐漆。进一步，上述所述的研磨分散的温度为35-40℃，研磨后的细度≤30um。本专利技术具有如下的有益效果：(1)本专利技术的一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆及其制备方法，选用的固化剂组分相对于传统胺类固化剂，具有气味小，毒性低，作用环氧树脂的固化时间短，对潮湿基层甚至水下也可以固化，固化后的漆膜具有机械强度高，超强耐腐蚀和超耐候性户外使用寿命的特点。(2)本专利技术的一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆及其制备方法，由于将硅氧烷接枝到石墨烯二位结构表面，这在一定程度上改变了石墨烯层与层之间的距离，大大提高石墨烯在环氧树脂中的分散均匀性。(3)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆，它由A、B两组分组成，其特征在于：所述的A组分和B组分的重量比为100:(25‑35)；其中，所述的组份A由以下按重量份的原料组成：环氧树脂40‑50份、改性石墨烯10‑20份、颜料15‑20份、助溶剂15‑20份、消泡剂0.3‑0.8份、流平剂0.3‑0.8份、防沉剂0.5‑1份、分散剂0.5‑1份；所述的B组分由以下按重量份的原料组成：醚化氨基树脂50‑60份、酚醛胺25‑35份、助溶剂20‑30份。

【技术特征摘要】
1.一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆，它由A、B两组分组成，其特征在于：所述的A组分和B组分的重量比为100:(25-35)；其中，所述的组份A由以下按重量份的原料组成：环氧树脂40-50份、改性石墨烯10-20份、颜料15-20份、助溶剂15-20份、消泡剂0.3-0.8份、流平剂0.3-0.8份、防沉剂0.5-1份、分散剂0.5-1份；所述的B组分由以下按重量份的原料组成：醚化氨基树脂50-60份、酚醛胺25-35份、助溶剂20-30份。2.如权利要求1所述的一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆，其特征在于：所述的环氧树脂的环氧值为0.20-0.56。3.如权利要求1所述的一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆，其特征在于：所述的改性石墨烯的结构如下所示：4.如权利要求1所述的一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆，其特征在于：所述颜料为经过氢化松香表面处理的金红石型的钛白粉、酞菁蓝、高色素碳黑或咔唑紫颜料中的一种，颜料细度低于300nm。5.如权利要求1所述的一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆，其特征在于：所述的助溶剂为环己酮、丁醇、异丙醇、二甲苯中的一种或几种。6.如权利要求1所述的一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆，其特征在于：所述的消泡剂为氟改性硅氧烷消泡剂，选自毕克化学的BYK066N、流平剂为氟改性丙烯酸聚合物，汽巴公司的EFKA3777、防沉剂为聚酰胺蜡浆，选自帝斯巴隆6900-20X、分散剂为不含乙氧基烷基酚的共聚物溶液，选自迪高TEGODispers685。7.如权利要求1所述的一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆，其特征在于：所述的醚化氨基树脂为甲醚化氨基树脂和异丁醇醚化氨基树脂按质量3:1组成的混合物。8.一种如权利要求1所述的金属基材长效防腐漆的制备方法，其特征在于：具体包括如下制备方法：(一)改性石墨烯的制备：(1)将10份石墨烯置于90-100份体积比3:1的浓硫酸和浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖洪健，谢秋梅，
申请(专利权)人：广东绿色大地化工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44