石墨烯锌粉涂料及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯锌粉涂料，该涂料中原料包括成膜剂、防沉触变剂、防腐颜料、石墨烯液、锌粉和溶剂，本发明专利技术还提供了上述涂料的制备方法。本发明专利技术的石墨烯锌粉涂料，解决了现有技术中，存在的石墨烯分散困难、需要通过超声波才能将石墨烯分散在涂料中的问题，本发明专利技术的涂料通过普通的分散方法就能使石墨烯很好地分散在涂料中，制备方法简单，利于推动石墨烯涂料的产业发展，促进防腐涂料的技术升级。

Graphene Zinc Powder Coatings and Their Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
石墨烯锌粉涂料及制备方法
本专利技术属于涂料
，具体涉及石墨烯锌粉涂料及制备方法。
技术介绍
涂料防腐是金属腐蚀控制中最主要的手段。应用较多的金属防腐涂料有环氧类防腐涂料、聚氨酯类防腐涂料、有机硅类防腐涂料、氟碳防腐涂料、氯化橡胶类防腐涂料、聚丙烯酸类防腐涂料和富锌类涂料。富锌类防腐涂料主要分为有机富锌类防腐涂料和无机富锌类防腐涂料。该类涂料中含有大量的锌粉，其防腐机理是利用了锌粉的阴极保护作用。腐蚀性物质会先与锌粉发生反应，锌粉作为阳极保护作为阴极的钢材，并且形成之谜的氧化膜阻止腐蚀性物质进一步渗透。有机富锌涂料中的环氧富锌漆是防腐蚀领域应用最多的一种涂料。石墨烯是由碳原子紧密堆积成的单层片状结构的二维材料，由碳原子以sp2杂化轨道组成的呈六边形蜂巢状晶格结构，是世界上最薄的晶体材料，单层石墨烯的厚度仅为0.35nm，仅为一个碳原子层的厚度。石墨烯具有极好的导电性能，将石墨烯加入到涂料中，会极好的增强涂层的导电性能和其他机械性能。石墨烯对于涂层防腐性能的提高主要是利用石墨烯的二维片层结构，同时石墨烯具有化学惰性，不易与其他物质反应。传统的商业涂料都需要溶剂对其进行稀释，以满足涂料对于施工的要求。通常情况下，需要将涂料粘度调节到15～25s的条件下才可以进行喷涂，而当涂层在进行固化时，这些调节粘度的溶剂往往会挥发，从而在涂层中留下孔洞和通道，所以当其处于腐蚀性环境下时，水、氧气、腐蚀性离子Cl-等会通过这些通道和孔洞渗透进入涂层，当其渗透到基材时就会与基材发生化学或者电化学腐蚀。然而当向涂层中加入石墨烯后石墨烯的片层结构就会阻挡水、氧气、腐蚀性离子等向涂层内部渗透，延长这些物质渗入涂层的路径，增强了涂层的阻隔性能。石墨烯复合材料的制备方法主要有三种：(1)熔融共混；(2)溶剂共混；(3)原位聚合。其中在涂料领域主要涉及到溶剂共混和原位聚合。由于石墨烯的片层结构之间存在较大的范德华力，现有技术中，石墨烯在锌粉涂料中很容易发生堆叠和团聚，存在难分散的问题。
技术实现思路
为解决现有技术中，石墨烯在锌粉涂料中难分散的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种石墨烯锌粉涂料。本专利技术的目的之二在于提供上述石墨烯锌粉涂料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：石墨烯锌粉涂料，包括以下重量份计的原料：成膜剂5～15份，防沉触变剂1～3份，防腐颜料5～15份，石墨烯液5～20份，锌粉40～70份，溶剂10～30份。优选地，所述成膜剂为E20环氧树脂。优选地，所述防沉触变剂为膨润土、聚酰胺蜡和气相二氧化硅按质量比为(8～12)：(8～12)：(1～5)的混合。优选地，所述防腐颜料为磷铁粉。优选地，所述溶剂为甲苯和二甲苯按质量比为1：(1～1.5)的混合。进一步优选地，所述溶剂还包括正丁醇。优选地，所述石墨烯液中包括质量百分比计的复合石墨烯6.4％、E20环氧树脂24％和甲苯69.6％。进一步优选地，所述复合石墨烯为石墨烯和石墨纳米片的混合。更进一步优选地，所述复合石墨烯中石墨烯的含量≥80％。石墨烯的平面尺寸为0.5～3μm，厚度≤5nm。石墨烯的分散方式为化学分散法和物理分散法。化学分散主要是对石墨烯或者氧化石墨烯进行化学改性的方法，化学改性的方法主要是对于氧化石墨烯而言，这是因为氧化石墨烯片层结构表面存在大量含氧集团，有利于其改性，而石墨烯由于其化学惰性的原因较难改性。物理分散包括机械分散搅拌分散、超声波分散以及其他分散方法，其中机械搅拌分散包括高速剪切分散、球磨分散、研磨等。现有技术中，石墨烯涂料均需要通过超声波分散，将石墨烯分散于涂料中，而本专利技术的石墨烯锌粉涂料中，先将石墨烯分散在E20环氧树脂和甲苯中，制备得到石墨烯液，再将石墨烯液用于涂料的制备，通过普通分散就能使石墨烯很好的分散在涂料中。上述石墨烯锌粉涂料的制备方法，步骤包括：(1)向溶剂中加入成膜剂，混匀；(2)向步骤(1)所得产物中加入防沉触变剂进行第一次高速分散后，加入防腐颜料和锌粉进行第二次高速分散；(3)向步骤(2)所得产物中加入石墨烯液进行第三次高速分散。其中，第一次高速分散的速度为700～900rpm；第二次高速分散的速度为1400～1600rpm；第三次高速分散的速度为1400～1600rpm。第三次高速分散后，控制细度≤60μm。可以与本专利技术涂料配合使用的固化剂和稀释剂方案分别如表1和表2所示。表1固化剂成分试剂名称重量份厂家3115聚酰固化剂28～30份环绮化工甲苯60～70份恒隆石化正丁醇10～20份恒隆石化DMP2～4份上海新华树脂厂表2稀释剂方案试剂名称重量份厂家甲苯20～30份恒隆石化，恒泰石化二甲苯40～60份恒隆石化，恒泰石化正丁醇20～30份恒隆石化，恒泰石化实际使用中，石墨烯锌粉涂料、固化剂和稀释剂的配比范围是(6～8)：1：(2～4)。本专利技术的有益效果1、本专利技术的石墨烯锌粉涂料，解决了现有技术中，存在的石墨烯分散困难、需要通过超声波才能将石墨烯分散在涂料中的问题，本专利技术的涂料通过普通的分散方法就能使石墨烯很好地分散在涂料中；2、本专利技术的石墨烯锌粉涂料，制备方法简单，利于推动石墨烯涂料的产业发展，促进防腐涂料的技术升级。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例，并结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。实施例1石墨烯锌粉涂料，包括以下重量份计的原料：成膜剂5份，防沉触变剂1份，防腐颜料5份，石墨烯液5份，锌粉40份，溶剂10份。其中，成膜剂为E20环氧树脂；防沉触变剂为膨润土、聚酰胺蜡和气相二氧化硅按质量比为8：8：1的混合；防腐颜料为磷铁粉；溶剂为甲苯和二甲苯按质量比为1:1的混合。其中，石墨烯液中包括质量百分比计的复合石墨烯6.4％、环氧树脂24％和甲苯69.9％，复合石墨烯为石墨烯和石墨纳米片的混合，复合石墨烯中石墨烯的含量≥80％，石墨烯的平面尺寸为0.5～3μm，厚度≤5nm。实施例2石墨烯锌粉涂料，包括以下重量份计的原料：成膜剂15份，防沉触变剂3份，防腐颜料15份，石墨烯液20份，锌粉70份，溶剂30份。其中，成膜剂为E20环氧树脂；防沉触变剂为膨润土、聚酰胺蜡和气相二氧化硅按质量比为12：12：5的混合；防腐颜料为磷铁粉；溶剂为甲苯和二甲苯按质量比为1:1的混合。其中，石墨烯液中包括质量百分比计的复合石墨烯6.4％、E20环氧树脂24％和甲苯69.6％，复合石墨烯为石墨烯和石墨纳米片的混合，复合石墨烯中石墨烯的含量≥80％，石墨烯的平面尺寸为0.5～3μm，厚度≤5nm。实施例3石墨烯锌粉涂料，包括以下重量份计的原料：成膜剂10份，防沉触变剂2份，防腐颜料10份，石墨烯液12份，锌粉55份，溶剂20份。其中，成膜剂为E20环氧树脂；防沉触变剂为膨润土、聚酰胺蜡和气相二氧化硅按质量比为10：10：3的混合；防腐颜料为磷铁粉；溶剂为甲苯和二甲苯按质量比为1:1的混合。其中，石墨烯液中包括质量百分比计的复合石墨烯6.4％、E20环氧树脂24％和甲苯69.6％，复合石墨烯为石墨烯和石墨纳米片的混合，复合石墨烯中石墨烯的含量≥80％，石墨烯的平面尺寸为0.5～3μm，厚度≤5nm。实施例4石墨烯锌粉涂料，包括以下重量份计的原料：成膜剂10份，防沉触变剂2份，防腐颜料10份本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.石墨烯锌粉涂料，其特征在于，包括以下重量份计的原料：成膜剂5～15份，防沉触变剂1～3份，防腐颜料5～15份，石墨烯液5～20份，锌粉40～70份，溶剂10～30份。

【技术特征摘要】
1.石墨烯锌粉涂料，其特征在于，包括以下重量份计的原料：成膜剂5～15份，防沉触变剂1～3份，防腐颜料5～15份，石墨烯液5～20份，锌粉40～70份，溶剂10～30份。2.根据权利要求1所述的石墨烯锌粉涂料，其特征在于，所述成膜剂为E20环氧树脂。3.根据权利要求1所述的石墨烯锌粉涂料，其特征在于，所述防沉触变剂为膨润土、聚酰胺蜡和气相二氧化硅按质量比为(8～12)：(8～12)：(1～5)的混合。4.根据权利要求1所述的石墨烯锌粉涂料，其特征在于，所述防腐颜料为磷铁粉。5.根据权利要求1所述的石墨烯锌粉涂料，其特征在于，所述溶剂为甲苯和二甲苯按质量比为1：(1～1.5)的混合。6.根据权利要求5所述的石墨烯锌粉涂料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王连攀，
申请(专利权)人：湖南梓先新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43