水性石墨烯导电防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水性石墨烯导电防腐涂料及其制备方法，其原料包括组分A和组分B；所述组分A主要由以下重量份的原料制备而成：水性环氧树脂40‑60份、填料20‑60份、助剂2‑4份、水10‑20份；所述组分B主要由以下重量份的原料制备而成：石墨烯水分散液5‑10份、氧化锌10‑20份、水性环氧固化剂40‑60份；所述石墨烯水分散液的制备方法包括以下步骤：混合石墨烯、羧甲基纤维素和水，剪切分散1h‑2h，得混合物；对所述混合物进行超声处理3h‑4h。所述水性石墨烯导电防腐涂料，溶剂为水，节能环保，且导电填料石墨烯和氧化锌添加量少，在水中分散良好，并能形成导电网络，具有优异的导电防腐效果，特别适用于储罐、管道、地下电网等的防腐。

Waterborne graphene conductive anticorrosive coating and its preparation

【技术实现步骤摘要】
水性石墨烯导电防腐涂料及其制备方法
本专利技术涉及涂料的
，特别是涉及水性石墨烯导电防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
防腐涂料是在现代工业、交通、能源、海洋工程等部门应用极为广泛的一种涂料。随着我国石油行业、铁路、公路桥梁、冶金行业、电力和能源工业、机械及纺织行业、工业产品领域、汽车、船舶及集装箱等多个行业的快速发展，迫切需要防腐涂料领域技术的不断革新。而在一些电力运输、储罐、管道等特殊领域，一方面要求金属材料具有防腐特性之外，同时还需保持材料的导电特性。导电性是指涂料具有传导电流及排除累积静电荷能力。导电防腐涂料除了具有保护基材不受腐蚀之外还具有导电性，以排除油罐等静电荷的积累，另外在管道面漆出现破损时，涂层阴极保护系统可以通过导电底漆对管道立即进行保护，确保设备和管道安全经济运行。导电填料是由导电性材料构成的添加材料，是导电涂料的重要组成部分，对导电涂料具有较大的影响，目前常用的导电填料有金属系填料、碳系填料以及导电纤维材料等。各种导电填料各有优缺点。炭黑结构稳定且不易氧化，但添加量较大而影响涂层的附着力、外观，容易造成裂纹和剥落。贵金属银导电性能好，但成本较高，且易发生迁移造成涂层电导率下降而导致导电性不稳定。普通金属因其表面氧化容易增大电阻，给使用带来不便。石墨烯具有韧性好、附着力强、稳定性好、硬度高等特点。首先，石墨烯稳定的sp2杂化结构使其能在金属与活性介质间形成物理阻隔层，阻止扩散渗透的进行；其次，石墨烯具有很好的热稳定性和化学稳定性，不论是在高温条件下（可高达1500℃），还是在具有腐蚀或氧化性的气体、液体环境中均能保持稳定。另外，石墨烯良好的导电性能适合作为优良的导电填料。金属氧化物具有导电性能优异、颜色浅、抗氧化能力强的特点。但是，石墨烯和金属氧化物在水溶液中难以润湿分散，而且石墨烯在涂料中容易团聚，从而影响涂料的性能。专利201610813904.5报道了以氧化石墨烯和氧化锡纳米颗粒为填料的导电涂料，但涂料稳定性较差，防腐性能一般；专利201611154411.1报道了以金属和非金属导体材料颗粒为导电填料的导电防腐涂料，但该涂料的电阻率仍旧较高；专利201811076130.8报道了以羟基丙烯酸树脂、环氧树脂为成膜物质，改性石墨烯和碳纳米管为导电填料的防腐涂料，但该涂料含有大量有机溶剂，容易造成环境污染。因此，综上所述，开发具有良好分散效果、绿色环保的导电防腐涂料具有重要的应用价值。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种水性石墨烯导电防腐涂料，溶剂为水，节能环保，且导电填料石墨烯和氧化锌添加量少，在水中分散良好，并能形成导电网络，具有优异的导电防腐效果，特别适用于储罐、管道、地下电网等的防腐。具体技术方案为：一种水性石墨烯导电防腐涂料，其原料包括组分A和组分B；所述组分A主要由以下重量份的原料制备而成：水性环氧树脂40-60份、填料20-60份、助剂2-4份、水10-20份；所述组分B主要由以下重量份的原料制备而成：石墨烯水分散液5-10份、氧化锌10-20份、水性环氧固化剂40-60份；所述石墨烯水分散液的制备方法包括以下步骤：混合石墨烯、羧甲基纤维素和水，剪切分散1h-2h，得混合物；对所述混合物进行超声处理3h-4h。在一些优选的实施例中，所述的水性石墨烯导电防腐涂料的所述组分A主要由以下重量份的原料制备而成：水性环氧树脂50-60份、填料25-50份、助剂2-4份、水10-20份；所述组分B主要由以下重量份的原料制备而成：石墨烯水分散液8-10份、氧化锌15-20份、水性环氧固化剂50-60份。在一些优选的实施例中，所述的水性石墨烯导电防腐涂料的所述组分A主要由以下重量份的原料制备而成：水性环氧树脂50份、填料30份、助剂3份、水20份；所述组分B主要由以下重量份的原料制备而成：石墨烯水分散液10份、氧化锌20份、水性环氧固化剂50份。在一些优选的实施例中，所述石墨烯水分散液中，石墨烯的质量分数为3-10%。在一些优选的实施例中，所述石墨烯水分散液中，石墨烯的质量分数为5%。在一些优选的实施例中，所述石墨烯水分散液与氧化锌的重量比为1:（1.5-2）。在一些优选的实施例中，所述石墨烯水分散液与氧化锌的重量比为1:2。在一些优选的实施例中，所述填料选自有机膨润土、硅微粉和硫酸钡中的一种或几种。在一些优选的实施例中，所述填料为质量比为1：（1-3）：（1-3）的有机膨润土、硅微粉和硫酸钡的混合物。在一些优选的实施例中，所述填料为质量比为1：1：1的有机膨润土、硅微粉和硫酸钡的混合物。在一些优选的实施例中，所述水性环氧树脂为双酚A型环氧树脂。在一些优选的实施例中，所述水性环氧固化剂为胺类固化剂。在一些优选的实施例中，所述助剂选自分散剂、流平剂和消泡剂中的一种或几种。在一些优选的实施例中，所述分散剂为PE100。在一些优选的实施例中，所述流平剂为BYK346。在一些优选的实施例中，所述消泡剂为BYK-028。在一些优选的实施例中，所述组分A与所述组分B的质量比为（1-3）:1。在一些优选的实施例中，所述组分A与所述组分B的质量比为2:1。本专利技术还提供上述水性石墨烯导电防腐涂料的制备方法。具体技术方案为：一种水性石墨烯导电防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：混合所述水性环氧树脂、填料、助剂和水，于转速为1000rpm-1500rpm下搅拌时间为1h-2h；混合所述石墨烯水分散液、氧化锌和水性环氧固化剂，于1500rpm--2000rpm下搅拌1h-2h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术将石墨烯、羧甲基纤维素和水混合，剪切分散后又进行超声处理，得到分散好、稳定性好的石墨烯水溶液，然后将石墨烯水分散液、氧化锌、与水性环氧固化剂混合获得组分B，此时石墨烯和氧化锌添加量较少，均能够稳定分散在组分B中。同时，通过石墨烯和氧化锌形成导电网络，在两者具有较少添加量的情况下，仍然具有优异的导电防腐效果，最终制得的涂料附着力可达8Mpa，耐盐雾超过3000h，耐湿热超过2000h，柔韧性2mm，耐10%H2SO41000h，耐10%NaOH1000h，耐3%NaCl720h，耐93#汽油600h，表面电阻率为1.8*102Ω。同时，本专利技术的水性石墨烯导电防腐涂料，溶剂为水，无挥发性有机物，非常环保。不含VOC，对环境友好。特别适用于储罐、管道、地下电网等的防腐，适合大规模生产。附图说明图1为使用实施例1的涂料所得涂层的表面示意图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术进一步详细的说明。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，其原料包括组分A和组分B；/n所述组分A主要由以下重量份的原料制备而成：/n水性环氧树脂 40-60份、/n填料 20-60份、/n助剂 2-4份、/n水 10-20份；/n所述组分B主要由以下重量份的原料制备而成：/n石墨烯水分散液 5-10份、/n氧化锌 10-20份、/n水性环氧固化剂 40-60份；/n所述石墨烯水分散液的制备方法包括以下步骤：/n混合石墨烯、羧甲基纤维素和水，剪切分散1h-2h，得混合物；/n对所述混合物进行超声处理3h-4h。/n

【技术特征摘要】
1.一种水性石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，其原料包括组分A和组分B；
所述组分A主要由以下重量份的原料制备而成：
水性环氧树脂40-60份、
填料20-60份、
助剂2-4份、
水10-20份；
所述组分B主要由以下重量份的原料制备而成：
石墨烯水分散液5-10份、
氧化锌10-20份、
水性环氧固化剂40-60份；
所述石墨烯水分散液的制备方法包括以下步骤：
混合石墨烯、羧甲基纤维素和水，剪切分散1h-2h，得混合物；
对所述混合物进行超声处理3h-4h。


2.根据权利要求1所述的水性石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，所述组分A主要由以下重量份的原料制备而成：
水性环氧树脂50-60份、
填料25-50份、
助剂2-4份、
水10-20份；
所述组分B主要由以下重量份的原料制备而成：
石墨烯水分散液8-10份、
氧化锌15-20份、
水性环氧固化剂50-60份。


3.根据权利要求2所述的水性石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯水分散液中，石墨烯的质量分数为3-10%。


4.根据权利要求2所述的水性石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯水分散液与氧化锌的重量比为1:（1.5-2）。


5.根据权利要求2所述的水性石墨烯导电防腐涂料，其特征在于，所述填料选自有机膨润土、硅微粉和硫酸钡中的一种或几种。


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【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳晓平，李伟华，孟国哲，曹文凯，
申请(专利权)人：佛山湘潭大学绿色智造研究院，泽铱佛山工业技术有限公司，湖南邦泽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44