一种石墨烯防腐涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯防腐涂层材料及其制备方法。石墨烯防腐涂层材料由双组份组成，第一组分与第二组分之间按质量份数比为10:1‑1:5；所述第一组分按100份质量份数计，30‑70份多异氰酸酯和/或改性多异氰酸酯、20‑30份增塑剂、0.1‑4份石墨烯、1‑10份乳化剂、0.3‑4份分散剂、0.4‑5份防锈剂、0.1‑3份流平剂、0.2‑2份抗氧剂、0.1‑3份消泡剂、0.2‑4份防沉剂和0.2‑5份阻燃剂；第二组分为质量分数为10％‑70％的金属盐溶液或类金属盐溶液。本发明专利技术石墨烯防腐涂层材料将石墨烯与改性水性聚脲相结合，进而使获得复合材料中有机无机分布均匀，结构致密，且无机组分尺寸达到纳米尺寸，表现出特殊的小尺寸效应、界面效应、量子效应等。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯防腐涂层材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料
，特别涉及一种石墨烯防腐涂层材料及其制备方法。
技术介绍
腐蚀是金属、混凝土、木材等物体受周围环境介质的化学作用或电化学作用而损坏的现象。据相关统计，全世界每年因腐蚀造成的经济损失约为7000-10000亿美元，大约是地震、水灾、台风等自然灾害造成经济损失总和的6倍。腐蚀不仅是发展中国家的问题，发达国家同样也面临这个问题，美国、日本、加拿大等国公布的报告显示，每年因腐蚀所造成的直接经济损失约占GDP的1-4％，腐蚀生锈的钢铁约占钢铁年产量的20％，户外腐蚀的木材约占木材年产量的15％。我国每年由于腐蚀造成的损失达1.8万亿元，占GDP的4.5％左右。腐蚀在给经济造成巨大损失的同时，还会带来资源的巨大消耗，加剧环境污染，因此防腐蚀研究越来越受到世界各国的重视。在各种防腐蚀措施中，以防腐涂料来防腐蚀最为经济、实用和方便。石墨烯作为新兴的纳米材料，具有良好的阻隔性能和屏蔽性能，同时还兼具高导电、高强度等性能，将石墨烯材料与传统防腐涂料结合起来，石墨烯改性防腐涂料具有防腐效果好，涂层厚度低，附着力高，漆膜重量轻，耐盐雾性能极佳等优势，是传统防腐涂料的良好升级替代品种；石墨烯对小分子有很好的物理阻隔性；延长腐蚀介质的扩散路径：腐蚀介质的扩散路径被延长，基体使用寿命增长；同时添加石墨烯后成本增加远远低于其带来的防腐收益，因此石墨烯有望成为传统防腐涂料的良好升级替代品种。CN107916047A公开专利技术提供一种石墨烯防腐涂料，耐防腐、耐高温高湿、耐酸雨、耐盐雾。包括由以下重量份原料制备而成：环氧树脂20～60、固化剂5.0～60、石墨烯0.05～5.0、防锈填料10～70、溶剂5.0～30、助剂1.0～10。其中，石墨烯的片径为5～30um，厚度小于20纳米、层数少于10层、比表面积为30～200m2/g，但存在分散效果差且耐防腐性有限。CN108178964A公开专利技术一种石墨烯无溶剂防腐涂料，被广泛应用于储罐内壁、造船业、港口码头、埋地管道等重防腐领域。其特征在于：由液态环氧树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其活性稀释剂、助剂、填料、颜料和胺类固化剂等组成。无溶剂防腐涂料经石墨烯(添加)改性，可以有很大提高涂层的防腐蚀性能，同时，使涂层具有了突出的绿色环保性，但石墨烯分散性差。CN108424677A公开专利技术公开了一种石墨烯防腐涂料，由以下重量份组成：环氧树脂10-50份、过氯乙烯树脂4-15份、石墨烯12-20份、丙烯酸4-10份、苯甲酸钠3-5份、活性稀释剂6-12份、助剂8-10份、活性炭粉末4-8份、抗氧化剂3-5份、增韧剂2-10份，专利技术针对石墨烯涂料的防腐效果不够好的问题，在制造过程中加入过氯乙烯树脂、丙烯酸和苯甲酸钠，大大增强了涂料的防腐性能，其中的过氯乙烯树脂具有良好的耐工业大气、耐海水、耐酸、耐油、耐盐雾、防霉、防燃烧等性能，但不耐酚类、酮类、脂类和苯类等有机溶剂介质的腐蚀。同时上述将制备好的石墨烯分散到防腐涂料中，分散性差、界面结合差、操作困难。CVD直接将石墨烯沉积到防护基体上或者沉积在基底上再转移，尺寸小、耗费大、转移难度大、难大范围应用。而将石墨烯与一些聚合物树脂或者其它功能性的纳米材料复合，再添加到防腐涂料中，需要改善分散性、改善界面。在树脂基材中直接分散石墨烯难度大，当前大部分专利公开石墨烯应用于环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯基体树脂防腐涂料中，存在分散效果差且耐防腐性有限。同时，部分专利公开碱金属硅酸盐-多异氰酸酯复合材料耐防腐性强，属于环保型涂料。USWO/2012/071174公开专利技术化合物混合获得的无机-有机组合物，其包含：2-95％的碱金属硅酸盐水溶液；并含有约20-70％碱金属硅酸盐，5-98％的有机非离子亲水多异氰酸酯。可以在反应混合物中加入包括诸如水硬性水泥的水粘合材料。产品可以以多种形式使用，包括具有良好粘附性和耐磨性的表面涂层，作为砂浆的多孔或孔产品，以及用于制造模制产品的泡沫混凝土，特别是在建筑工程和土木工程至于建筑物墙壁，冰屋，道路建筑物等。CN102548929A公开专利技术公开通过异氰酸酯、碱金属硅酸盐和可水合硅铝酸盐反应而获得硅质基聚脲组合物，混合可水合硅铝酸盐与含水硅酸盐，并使该混合物与多异氰酸酯和/或多异氰酸酯预聚物反应。CN1447825A专利公开一种碱金属硅酸盐-多异氰酸酯复合材料,含有2,2-双吗啉基二乙基醚的多异氰酸酯与碱金属硅酸盐及水混合反应形成硬化复合材料。以上水性聚脲基复合材料属于有机无机杂化体系，存在有机组分与无机组分分布不规则，造成涂层致密性差，腐蚀介质容易浸入空洞及空穴，导致耐盐雾等性能不佳。防腐涂料市场对新产品和新技术有着迫切需求，本专利技术公开一种石墨烯防腐涂料及其制备方法，无溶剂、低污染且防腐效率高、功能性强、施工性好的环境友好型高性能防腐涂料系列产品。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种石墨烯防腐涂层材料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：一种石墨烯防腐涂层材料，石墨烯防腐涂层材料由双组份组成，第一组分与第二组分之间按质量份数比为10:1-1:5；所述第一组分按100份质量份数计，30-70份多异氰酸酯和/或改性多异氰酸酯、20-30份增塑剂、0.1-4份石墨烯、1-10份乳化剂、0.3-4份分散剂、0.4-5份防锈剂、0.1-3份流平剂、0.2-2份抗氧剂、0.1-3份消泡剂、0.2-4份防沉剂和0.2-5份阻燃剂；第二组分为质量分数为10％-70％的金属盐溶液或类金属盐溶液。所述第一组分与第二组分之间按质量份数比为5：1-1：3。所述多异氰酸酯为2,4(6)-甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或几种；其中优选为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯或环己烷二亚甲基二异氰酸酯；所述改性多异氰酸酯为液化MDI、TDI二聚体、TDI三聚体、TDI-TMP加成物、HDI二聚体、HDI三聚体、HDI缩二脲、IPDI三聚体、TDI-HDI混合多聚体、HDI-IPDI混合多聚体、三苯基甲烷三异氰酸酯、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、硫代磷酸三(4-苯基异氰酸酯)、七异氰酸酯中的一种或几种；其中优选为液化MDI、TDI二聚体、HDI三聚体或硫代磷酸三(4-苯基异氰酸酯)。所述石墨烯为层数小于等于10层的碳纳米材料。所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯DINP、邻苯二甲酸二辛脂DOP、对苯二甲酸二辛酯、聚己本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯防腐涂层材料，其特征在于：石墨烯防腐涂层材料由双组份组成，第一组分与第二组分之间按质量份数比为10:1-1:5；所述第一组分按100份质量份数计，30-70份多异氰酸酯和/或改性多异氰酸酯、20-30份增塑剂、0.1-4份石墨烯、1-10份乳化剂、0.3-4份分散剂、0.4-5份防锈剂、0.1-3份流平剂、0.2-2份抗氧剂、0.1-3份消泡剂、0.2-4份防沉剂和0.2-5份阻燃剂；第二组分为质量分数为10％-70％的金属盐溶液或类金属盐溶液。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯防腐涂层材料，其特征在于：石墨烯防腐涂层材料由双组份组成，第一组分与第二组分之间按质量份数比为10:1-1:5；所述第一组分按100份质量份数计，30-70份多异氰酸酯和/或改性多异氰酸酯、20-30份增塑剂、0.1-4份石墨烯、1-10份乳化剂、0.3-4份分散剂、0.4-5份防锈剂、0.1-3份流平剂、0.2-2份抗氧剂、0.1-3份消泡剂、0.2-4份防沉剂和0.2-5份阻燃剂；第二组分为质量分数为10％-70％的金属盐溶液或类金属盐溶液。


2.按权利要求1所述的石墨烯防腐涂层材料，其特征在于：所述第一组分与第二组分之间按质量份数比为5：1-1：3。


3.按权利要求1所述的石墨烯防腐涂层材料，其特征在于：
所述多异氰酸酯为2,4(6)-甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或几种；
所述改性多异氰酸酯为液化MDI、TDI二聚体、TDI三聚体、TDI-TMP加成物、HDI二聚体、HDI三聚体、HDI缩二脲、IPDI三聚体、TDI-HDI混合多聚体、HDI-IPDI混合多聚体、三苯基甲烷三异氰酸酯、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、硫代磷酸三(4-苯基异氰酸酯)、七异氰酸酯中的一种或几种；
所述石墨烯为层数小于等于10层的碳纳米材料。


4.按权利要求1或2所述的石墨烯防腐涂层材料，其特征在于：
所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯DINP、邻苯二甲酸二辛脂DOP、对苯二甲酸二辛酯、聚己二酸丙二醇酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三(1，,3–二氯异丙基)酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸叔丁基苯二苯酯、磷酸三丁氧基乙基酯中的一种或几种；
所述乳化剂为甘油硬脂酸脂PEG-100、硬脂酸脂APLACEL170、甘油硬脂酸酯甲EG一30、硬脂酸酯ARLACEL983、蓖麻油聚氧乙烯醚EL-10、蓖麻油聚氧乙烯醚EL-80、烷基酚聚氧乙烯醚APE-8、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、十二烷基二苯醚二磺酸钠2A1中的一种或几种；
所述分散剂为SN-DISPERSANT5034、Tego710、32500、EASYTECHDT-531、TEGODispers655W、ZetaSperse3100、Rhodline111中的一种或几种；
所述防锈剂为KL-800、Alcophor40、SYNTHRO-CORC0...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔凡厚，张宇，吴井龙，王佳妮，滕赟，王新，张学龙，
申请(专利权)人：沈阳化工研究院有限公司，沈阳中化新材料科技有限公司，中国中化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21