一种含氧化石墨烯的钢结构专用防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于防腐技术领域，具体涉及一种含氧化石墨烯的钢结构专用防腐涂料及其制备方法。该涂料底漆为：环氧树脂30‑35份、钛酸正丁酯12‑15份、乙酰丙酮铬8‑10份、聚乙烯醇缩甲醛8‑10份、锌粉90‑100份；面漆为：四氟乙烯65‑70份、氧化石墨烯20‑25份、苯乙烯12‑15份、丙烯酸3‑5份、甲基异丁基甲酮12‑15份、偶氮二异丁腈0.8‑1.0份、二月桂酸二丁基锡0.5‑0.6份。本发明专利技术制备的底漆同输电铁塔的钢组件附着力好，黏附性好，具有优良的电化学或化学防腐功能，提高涂层的耐候性、耐腐蚀性，且固化时间短，持久性好，喷涂简单，涂层厚度可控，耐候性好，抗紫外线的破坏，且适应性广。

A special anticorrosive coating for steel structure containing graphene oxide and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种含氧化石墨烯的钢结构专用防腐涂料及其制备方法
本专利技术属于防腐
，具体涉及一种含氧化石墨烯的钢结构专用防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。所有外露的钢结构构件，除防火保护范围之外均需做防腐处理。钢结构防腐一般化工大气腐蚀设计，防腐处理采用防腐涂料，其使用寿命要大于5年。输电塔是架空线路的支撑点，由于经济飞速发展，对电力的需求与日俱增，安全可靠的电力供应非常重要。电力输送网络承担着全国电力传输的任务，其中输电铁塔的安全可靠运行对于保障电力可靠输送至关重要。输电铁塔运行时，出于各种自然环境中，遭遇到各种各样的腐蚀破坏，输电铁塔构建锈蚀是工程中经常出现的问题，而锈蚀的输电铁塔力学性能大幅度降低。目前，大约80%的金属部件在大气环境中使用，因环境腐蚀而损失的金属占金属总腐蚀量的一半以上。全世界因腐蚀报废的钢结构和设备相当于钢年产量的约20-30%，全球每年因大气腐蚀造成的经济损失约7000亿美元，其中的部分腐蚀可通过技术进步和改善防腐蚀措施加以避免。钢结构在大气中使用时，钢材与大气中的水分、氧和其它污染物相互作用发生化学和电化学反应而造成腐蚀。当空气湿度在50%-70%（称作临界湿度）以上时，钢材表面形成完整的薄液膜，钢材发生在薄液膜下的电化学腐蚀。影响钢大气腐蚀的主要环境因素有：温度、相对湿度、二氧化硫含量、盐粒子含量等。由于输电铁塔处于不同的自然环境，目前的防腐涂料仅仅在某些地区防腐性能较好，普适性较差。在各种防腐技术中，涂料防腐技术应用最广泛。它施工方便，着色性好，适用性强，不受结构、形状的限制，且费用较低；而且它可以与其它防腐措施配合使用，获得更好的防腐效果。影响涂料防腐效果的有表面处理果、涂料品种及配套体系、涂料施工质量等方面。我国对于涂料的开发还处于初始阶段，而现有技术中的涂料进行喷涂时：涂料体系选择不当，不适合输电铁塔；涂层厚度易造成不均匀，同金属基体的附着力较差等。现有技术中，长效防腐涂料一般由底漆、中间漆及面漆组成，使用时过程繁琐，且施工要求较高。因此，急需开发一种专用于输电电网的防腐涂料。对于输电铁塔的防护，关键是防腐涂料的选择和前期的表面处理。中国专利申请（CN201110403868.2）提供了一种新型防腐输电特塔制备方法，其涂料采用氟树脂和聚苯硫醚树脂为主要成分的复合涂料，其涂层使用寿命能够达到30年以上，但是，该涂料中聚苯硫醚树脂含量高，聚苯硫醚的分子结构使其硬而脆，同时面漆采用纯氟涂料，纯氟涂料的表面张力小，润湿困难，使用时不容易被分散，流平性差，导致制备的涂层厚度不均一，且现有的涂料需要底漆、中间漆及面漆，涂抹厚度较大。现有的环氧富锌底漆由于锌层的表面能低，使其在钢结构表面的附着力差，往往短时间内就需要重新涂刷。现有的富锌环氧树脂，由于锌含量高，初始附着力好，但是持久性差；同时，通过无机填料改性环氧树脂，由于加入纳米无机填料，容易吸附而发生团聚，降低涂料的性能。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种含氧化石墨烯的钢结构专用防腐涂料。本专利技术还提供了一种含氧化石墨烯的钢结构专用防腐涂料的制备方法。本专利技术为了实现上述目的所采用的技术方案为：本专利技术提供了一种含氧化石墨烯的钢结构专用防腐涂料，包括底漆和面漆；所述底漆是由以下重量份原料组成：环氧树脂30-35份、钛酸正丁酯12-15份、乙酰丙酮铬8-10份、聚乙烯醇缩甲醛8-10份、锌粉90-100份；所述面漆是由以下重量份原料组成：四氟乙烯65-70份、氧化石墨烯20-25份、苯乙烯12-15份、丙烯酸3-5份、甲基异丁基甲酮12-15份、偶氮二异丁腈0.8-1.0份、二月桂酸二丁基锡0.5-0.6份。本专利技术所使用的氧化石墨烯通过以下方法制备而成：（1）将石墨烯分散于三乙醇胺溶液中，搅拌均匀，在0-2℃条件下，加入浓硫酸，保温搅拌，然后加入硝酸钠及高锰酸钾，保温搅拌90min，得预处理液；（2）将预处理液加入反应器中，通过气体置换将反应器内空气替换为氮气，加入三（2，4-二叔丁苯基）亚磷酸酯及异丙醇铝，在压力3-5MPa、温度80-100℃下搅拌反应，反应结束后冷却至室温，将气体缓慢排除后，过滤除去溶剂及催化剂后，离心水洗，得氧化石墨烯。上述石墨烯在三乙醇胺溶液中的浓度为10mg/mL；所述三乙醇胺溶液为三乙醇胺乙醇溶液，浓度为60-65%。进一步的，所述石墨烯在浓硫酸中的浓度为0.05g/mL；所述硝酸钠的加入量为每5g石墨烯加入2.5g；所述高锰酸钾和硝酸钠的质量比为4：1。进一步的，所述异丙醇铝的加入量占石墨烯质量的0.2%；所述三（2，4-二叔丁苯基）亚磷酸酯和异丙醇铝的质量比为2：1。本专利技术还提供了一种含氧化石墨烯的钢结构专用防腐涂料的制备方法：所述底漆的制备方法为：（1）将正丁醇加入乙酰丙酮铬，然后在搅拌状态下滴加钛酸正丁酯，滴加结束后，加入巯丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后加入反应釜，进行反应，反应结束后得混合液；（2）将环氧树脂升温至100-120℃，然后缓慢加入上述混合液，并不断搅拌，保温搅拌1-2h，得改性环氧树脂；（3）将改性环氧树脂、聚丁烯纯缩甲醛、锌粉及混合液混合均匀即可；所述面漆的制备方法为：①将聚合反应釜进行抽真空、氮气置换，将苯乙烯、丙烯酸混合，搅拌条件下缓慢加入偶氮二异丁腈及二月桂酸二丁基锡，搅拌得均匀混合溶液；②将甲基异丁基甲酮真空吸入反应釜中，升温至70℃，然后将混合溶液加入到反应釜，搅拌，将重量份四氟乙烯单体通入反应釜内，反应，反应结束后降至室温，加入氧化石墨烯，搅拌均匀，停止搅拌，即得产物。进一步的，步骤（1）中，所述正丁醇和钛酸正丁酯的体积比为20：1。进一步的，所述巯丙基三乙氧基硅烷加入量占钛酸正丁酯、乙酰丙酮铬及正丁醇混合液的0.025%。进一步的，所述反应为分段反应：首先以1℃/min的升温速率升温至70-80℃，然后以5℃/min的升温速率升温至110-120℃，保温反应12h。进一步的，步骤②中，所述反应为在真空气氛中，温度为70-75℃，压力为10-15MPa的条件下保温反应25-28h。本专利技术提供的涂料可以采用钢结构喷涂的方法进行。本专利技术首先制备二氧化钛的溶胶凝胶溶液，将巯丙基三乙氧基硅烷对二氧化钛进行表面改性，然后加入到环氧树脂中，通过巯丙基三乙氧基硅烷作为连接剂，制备的环氧树脂涂料，二氧化钛在环氧树脂体系中不团聚，分散性能好，而制备的环氧树脂涂料，通过环氧树脂与二氧化钛形成化学键，提高其相容性。本专利技术制备的面漆，采用等温等压聚合，本专利技术采用较高温度下，引发剂的分解速率比链生长速率增加的快，自由基增多，有利于双基歧化,温度太低时，引发剂分解产生初级自由基的速率慢，使得后期反应体系的平衡难以形成，温度过高，则短时间内引发剂分解，后期可控性丧失。本专利技术在较高的反应压力下，使聚合反应趋向于理想共聚合，提高反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氧化石墨烯的钢结构专用防腐涂料，其特征在于，包括底漆和面漆；/n所述底漆是由以下重量份原料组成：环氧树脂30-35份、钛酸正丁酯12-15份、乙酰丙酮铬8-10份、聚乙烯醇缩甲醛8-10份、锌粉90-100份；/n所述面漆是由以下重量份原料组成：四氟乙烯65-70份、氧化石墨烯20-25份、苯乙烯12-15份、丙烯酸3-5份、甲基异丁基甲酮12-15份、偶氮二异丁腈0.8-1.0份、二月桂酸二丁基锡0.5-0.6份。/n

【技术特征摘要】
1.一种含氧化石墨烯的钢结构专用防腐涂料，其特征在于，包括底漆和面漆；
所述底漆是由以下重量份原料组成：环氧树脂30-35份、钛酸正丁酯12-15份、乙酰丙酮铬8-10份、聚乙烯醇缩甲醛8-10份、锌粉90-100份；
所述面漆是由以下重量份原料组成：四氟乙烯65-70份、氧化石墨烯20-25份、苯乙烯12-15份、丙烯酸3-5份、甲基异丁基甲酮12-15份、偶氮二异丁腈0.8-1.0份、二月桂酸二丁基锡0.5-0.6份。


2.根据权利要求1所述的钢结构专用防腐涂料，其特征在于，所述氧化石墨烯通过以下方法制备而成：
（1）将石墨烯分散于三乙醇胺溶液中，搅拌均匀，在0-2℃条件下，加入浓硫酸，保温搅拌，然后加入硝酸钠及高锰酸钾，保温搅拌90min，得预处理液；
（2）将预处理液加入反应器中，通过气体置换将反应器内空气替换为氮气，加入三（2，4-二叔丁苯基）亚磷酸酯及异丙醇铝，在压力3-5MPa、温度80-100℃下搅拌反应，反应结束后冷却至室温，将气体缓慢排除后，过滤除去溶剂及催化剂后，离心水洗，得氧化石墨烯。


3.根据权利要求2所述的钢结构专用防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯在三乙醇胺溶液中的浓度为10mg/mL；所述三乙醇胺溶液为三乙醇胺乙醇溶液，浓度为60-65%。


4.根据权利要求2所述的钢结构专用防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯在浓硫酸中的浓度为0.05g/mL；所述硝酸钠的加入量为每5g石墨烯加入2.5g；所述高锰酸钾和硝酸钠的质量比为4：1。


5.根据权利要求2所述的钢结构专用防腐涂料，其特征在于，所述异丙醇铝的加入量占石墨烯质量的0.2%；所述三（2，4-二叔丁苯基）亚磷酸酯和异丙醇铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，滕云雷，王选廷，周详，迟杰，王小龙，李守刚，许丽霞，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司临沂供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37