一种环氧锌烯复合涂料及其制备方法和具有涂层的制品技术

本发明专利技术公开了一种环氧锌烯复合涂料及其制备方法和具有涂层的制品，该环氧锌烯复合涂料的组分包括基体涂料和固化剂；其中，基体涂料的原料包括：环氧树脂、石墨烯、锌粉和溶剂。通过以上方式，本发明专利技术环氧锌烯复合涂料相比于传统的环氧富锌涂料，锌含量较低，与基体的附着力强，可应用于金属基体防护，形成的涂层致密性强，耐水性、机械性能和防腐性能优异。

An epoxy zinc olefin composite coating and its preparation method and coated products

【技术实现步骤摘要】
一种环氧锌烯复合涂料及其制备方法和具有涂层的制品
本专利技术涉及涂料
，具体涉及一种环氧锌烯复合涂料及其制备方法和具有涂层的制品。
技术介绍
随着钢铁等金属材料的大量使用，金属防腐日益受到关注。人们尝试通过各种方式来延缓钢铁等金属腐蚀的速度，其中涂覆涂料是一种常用的方式。普通的传统防腐涂料受限于自身材料性质，将其涂覆于钢铁表面，只是以隔绝腐蚀介质的方式防止钢铁腐蚀，防腐性能不理想。而富锌涂料不但能隔绝腐蚀介质，而且能形成原电池保护，是一种耐腐蚀性能优异的重防腐涂料，被广泛应用于金属重防腐领域。具体地，由于锌的标准电位较钢铁低，腐蚀介质渗入时，钢铁与锌粉形成原电池，锌粉作为原电池的负极失去电子，钢铁作为正极得到电子而获得保护。通常，富锌涂料干膜中锌粉含量在80％以上才能发挥较好的阴极保护作用，然而，富锌涂料高锌粉含量也会带来一系列的问题：(1)漆膜致密性下降，影响涂层耐水性、附着力以及耐冲击性能；(2)涂料固含量提高，搅拌困难，给涂料生产带来不便；且由于涂料中锌粉密度较大，高锌粉含量的环氧富锌存储时易沉降，长时间存放会造成沉降，给施工带来不便；(3)含有富锌底漆的钢铁基材在焊接和切割时会产生大量的锌蒸汽，可能会导致工作人员产生“锌热病”，危害工作人员的身体健康。
技术实现思路
为了至少解决上述技术问题之一，本专利技术提供一种环氧锌烯复合涂料及其制备方法和具有涂层的制品。本专利技术所采用的技术方案是：一种环氧锌烯复合涂料，所述环氧锌烯复合涂料的组分包括基体涂料和固化剂，所述基体涂料与所述固化剂的质量配比为(5～15)：1；所述基体涂料包括如下重量百分数计的原料：10～40％环氧树脂、0.2～2％石墨烯、20～55％锌粉和10～40％溶剂一。优选地，所述锌粉选自片状锌粉和/或球形锌粉，所述球形锌粉在所述环氧锌烯复合涂料的制备过程被加工成片状锌粉。采用片状锌粉和/或球形锌粉，在环氧锌烯复合涂料的制备过程中将球形锌粉加工成片状锌粉，其相比于直接采用球形锌粉，电流导通性大，具有迷宫效应和补强作用。具体地，片状锌粉的鳞片基瓦状面与面搭接结构优于球锌基结构的点与点接触，使得电流导通性大大增加，并且可以在降低锌粉用量的同时，获得优异的电化学保护性能；另外，片状锌粉的片状层叠结构使得腐蚀介质的渗透路径延长，形成“迷宫效应”，可大大减少水、氧、离子等腐蚀介质在涂膜中的渗透，提高整个涂层结构的屏蔽性能；补强作用主要表现在片状锌粉的表面活性能够使它与树脂很好地结合，树脂吸附于片状锌粉表面，润湿片锌，与基材结合性强，提高涂层体系的力学性能。优选地，所述基体涂料的原料还包括功能填料，所述功能填料还包括钛白粉、滑石粉、绢云母、鳞片石墨、云母氧化铁、磷酸铝、沉淀硫酸钡、氧化钙、有机膨润土、活化累托石和磷铁粉中的至少一种。其中，有机膨润土和活化累托石可防止沉降，有利于储存；钛白粉可用于增白调色和增加抗磨性；滑石粉、沉淀硫酸钡、绢云母、云母氧化铁、磷酸铝可作为防锈颜料，起阳极钝化缓蚀作用；氧化钙可用于吸收涂料中的微量水分，防止胀罐；鳞片石墨和磷铁粉可作为导电填料代替部分锌粉，起阴极保护作用。进一步优选地，绢云母、鳞片石墨、云母氧化铁、活化累托石为片状填料，片状填料可起到屏蔽隔绝的效果，减少腐蚀介质在涂膜中的渗透，使涂料的性能更优。功能填料在基体涂料的原料中的含量一般小于30％，优选为15～30％。优选地，所述溶剂一选自甲基异丁酮、甲苯、二甲苯、正丁醇、丙酮、环己酮中的至少一种。环氧树脂作为成膜物，具体可选用型号为E-44的环氧树脂。石墨烯通常选用层数小于10层、长度小于100μm的石墨烯。优选地，所述固化剂包括如下组分：50～70wt％聚酰胺、1～10wt％偶联剂、0.1～3wt％固化促进剂、10～40wt％溶剂二。其中，偶联剂的添加可增加附着力，固化剂促进剂的添加可加速固化。固化促进剂优选三乙醇胺、DMP-30、DBU中的至少一种。偶联剂可选用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的至少一种；聚酰胺呈碱性，偶联剂优选采用呈碱性的KH-550。溶剂二可选用甲基异丁酮、二甲苯、正丁醇、甲苯、丙酮、环己酮中的至少一种。进一步优选地，所述基体涂料的原料还包括助剂，所述助剂选自防沉剂、偶联剂、消泡剂、分散剂中的至少一种。助剂在基体涂料的原料中含量一般为1～10％。基体涂料的原料按重量百分数计优选包括：10～35％环氧树脂、0.2～2％石墨烯、20～55％锌粉、10～35％溶剂和1～10％助剂。优选地，防沉剂可选自聚酰胺蜡、改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液、聚乙烯蜡中的至少一种。偶联剂可选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种，硅烷偶联剂具体可选用KH-560、KH-570等，偶联剂的添加可提高涂层的附着力和机械性能，使涂层具有更长的使用寿命。消泡剂可选自醋酸乙烯胶乳、磷酸三丁酯、聚二甲基硅氧烷、乙二醇硅氧烷中的至少一种。分散剂可选自乙烯基双硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸单甘油酯中的至少一种。本专利技术还提供了一种具有涂层的制品，该制品包括基底和附着在所述基底的至少部分表面的涂层，所述涂层由本专利技术所提供的以上任一种环氧锌烯复合涂料形成。所述基底一般为金属基底，涂层可附着于基底的部分表面或全表面。本专利技术还提供了一种以上环氧锌烯复合涂料的制备方法，包括如下步骤：取或制备固化剂；制备基体涂料，包括以下步骤：S1、按重量配比取基体涂料的原料；S2、将环氧树脂和溶剂一混合，得混合液一；S3、向所述混合液一中加入石墨烯混合，得混合液二；S4、向所述混合液二中加入锌粉混合，而后进行研磨处理，得基体涂料；或者，将所述混合液二进行研磨处理，而后加入锌粉混合，得基体涂料；所述基体涂料在使用时再与固化剂混合。以上制备方法中，步骤S4通过采用研磨处理的方式，可使混合物料中的石墨烯分散得更为均匀，可避免石墨烯团聚。研磨处理具体可采用砂磨机进行高速研磨，优选以2000～3000r/min的速度研磨30～120min，研磨介质为锆珠，锆珠粒径为0.8～1.0mm，锆珠填充率为70～80％。因为若温度过高，溶剂挥发过快，涂料的粘度增大，研磨易堵塞，且温度过高溶剂易燃，因此，通常控制出料温度低于50℃；具体可通过控制冷却水的温度和流量以及研磨机的转速控制出料温度。锌粉具体可选自片状锌粉和/或球形锌粉，在实际操作过程中，步骤S4可根据锌粉的具体类型进行调整。例如，若所述锌粉选自片状锌粉，步骤S4具体包括将所述混合液二进行研磨处理，而后加入片状锌粉混合，得基体涂料；若所述锌粉选自球形锌粉，步骤S4具体包括向所述混合液二中加入球形锌粉混合，而后进行研磨处理，得基体涂料；若所述锌粉选自球形锌粉和片状锌粉，步骤S4具体包括向所述混合液二中加入球形锌粉混合，而后进行研磨处理，再加入片状锌粉混合，得基体涂料。因为球形锌粉由于存放时间过长或生产时冷却效果不佳，球形锌粉间会相互黏连成“葡萄状颗粒”，这种形状的锌粉在涂料中流动性较差，导致在涂膜(干膜)中排列疏松，孔隙率大，导电性差，直接影响到涂层的防腐性能，若仅采用分散工艺很难其分散开。根据锌粉的具体形态类型调整锌粉的具体添加时机，球形锌粉在研磨处理前加入，通过采用研磨处理的方式，可将其研磨分散开，并且可将球形锌粉研磨成片状锌粉，增大电流的导通性；片状锌粉在研磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧锌烯复合涂料，其特征在于，所述环氧锌烯复合涂料的组分包括基体涂料和固化剂，所述基体涂料与所述固化剂的质量配比为(5～15)：1；所述基体涂料包括如下重量百分数计的原料：10～40％环氧树脂、0.2～2％石墨烯、20～55％锌粉和10～40％溶剂一。

【技术特征摘要】
1.一种环氧锌烯复合涂料，其特征在于，所述环氧锌烯复合涂料的组分包括基体涂料和固化剂，所述基体涂料与所述固化剂的质量配比为(5～15)：1；所述基体涂料包括如下重量百分数计的原料：10～40％环氧树脂、0.2～2％石墨烯、20～55％锌粉和10～40％溶剂一。2.根据权利要求1所述的环氧锌烯复合涂料，其特征在于，所述锌粉选自片状锌粉和/或球形锌粉，所述球形锌粉在所述环氧锌烯复合涂料的制备过程中被加工成片状锌粉。3.根据权利要求1所述的环氧锌烯复合涂料，其特征在于，所述基体涂料的原料还包括功能填料，所述功能填料选自钛白粉、滑石粉、绢云母、鳞片石墨、云母氧化铁、磷酸铝、沉淀硫酸钡、氧化钙、有机膨润土、活化累托石和磷铁粉中的至少一种。4.根据权利要求1所述的环氧锌烯复合涂料，其特征在于，所述固化剂包括如下原料组分：50～70wt％聚酰胺、1～10wt％偶联剂、0.1～3wt％固化促进剂、10～40wt％溶剂二；优选地，所述固化促进剂选自三乙醇胺、DMP-30、DBU中的至少一种。5.根据权利要求1-4中任一项所述的环氧锌烯复合涂料，其特征在于，所述基体涂料的原料还包括助剂，所述助剂选自防沉剂、偶联剂、消泡剂、分散剂中的至少一种。6.一种具有涂层的制品，其特征在于，包括基底和附着在所述基底的至少部分表面的涂层，所述涂层由权利要求1-5中任一项所述的环氧锌烯复合涂料形成。7.权利要求1-5中任一项所述环氧锌烯复合涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：取或制备固化剂；制备基体涂料，包括以下步骤：S1、按重量配比取...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶加斌，李四横，朱沛宁，郑剑雄，黄开诚，唐子奉，
申请(专利权)人：深圳华材新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44