一种耐低温抗拉伸防腐涂料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐低温抗拉伸防腐涂料的制备方法。采用丙烯酸树脂乳液作为主要成膜物质，利用环氧氨解反应将聚醚胺共价接枝至氧化石墨烯表面制备新型填料，再将制备的新型填料与石英粉加入丙烯酸树脂乳液中制备抗拉伸防腐涂料。其优点在于，利用聚醚胺改善了氧化石墨烯易断裂的问题，将还原氧化石墨烯/聚醚胺纳米填料和600目的石英粉均匀地分散于丙烯酸树脂乳液中，提高了防腐涂料的抗拉伸能力和耐低温能力。

【技术实现步骤摘要】
一种耐低温抗拉伸防腐涂料的制备方法
本专利技术属于防腐材料制备
，具体涉及到一种耐低温抗拉伸防腐涂料的制备方法及其应用。
技术介绍
在现有技术中，东北地区工厂的设备、管道常常处于昼夜温差较大的环境中，尤其在冬季低温环境下，设备和管道会因热胀冷缩原因造成微小变形，金属表面的涂料表层极易开裂产生裂纹和缝隙，腐蚀介质进入缝隙腐蚀金属材料基体，从而造成设备和管道的损坏。因此，有必要开发一种耐低温抗拉伸的防腐涂料。通常采用单一成分或者简单成分组合的涂料进行金属防腐。例如，常用的单组份丙烯酸水性涂料，主要依靠水分的自然挥发成膜，这种涂料的透明度高、附着力强、抗划伤性好，但施工过程中对温度、湿度的要求高，漆膜的实干时间长，成型漆膜的致密性差，硬度低；单组分聚氨酯防水涂料防腐性能优良，施工方便，是近年来受到市场欢迎的防水涂料之一，但是单组分聚氨酯防水涂料的化学稳定性差，容易出现裂纹。与单组份涂料相比，双组份丙烯酸树脂涂料是在单组份涂料的基础上加入了固化剂，形成了网络结构的漆膜，大大提高了漆膜的性能，但这种涂料表面张力大，存在闪锈、稳定性差等缺陷，难以在潮湿寒冷的条件下达到抗拉伸效果。多组分水性聚氨酯涂料是在水性环氧树脂中添加了聚氨酯和亲水溶剂，水性聚氨酯涂料具有优良的机械性能和耐化学品性，但是耐候性差，低温的防腐效果不好。环氧树脂是常用的耐低温涂料之一，具备优良的电绝缘性、稳定性和抗化学品性，但是韧性低、抗冲击能力差，易产生裂纹。因此，现有技术有待于更进一步地改进和发展。
技术实现思路
针对上述技术的不足，本专利技术提供一种防腐性能稳定优异、抗拉伸效果好、使用寿命长的耐低温抗拉伸防腐涂料的制备方法。实现本专利技术目的之一采用的技术方案是，一种耐低温抗拉伸防腐涂料的制备方法，其特征在于：（1）通过环氧氨解反应制备还原氧化石墨烯/聚醚胺填料通过超声将2g氧化石墨均匀分散于去离子水中，超声分散时间为30~120min，得到单层或多层氧化石墨烯水溶液；将1~10mmol不同平均分子量的聚醚胺溶于80mL二甲基甲酰胺中，再加入80mgNaOH固体和100ml0.01~1wt%氧化石墨烯的水溶液，在氮气保护下，混合物在100℃下回流搅拌，反应结束，冷却到室温后，混合物通过0.22μm滤膜，并用二甲基甲酰胺洗涤除去杂质，制成还原氧化石墨烯/聚醚胺填料。（2）采用物料填充法制备耐低温抗拉伸防腐涂料通过超声和机械搅拌将步骤（1）制备的还原氧化石墨烯/聚醚胺填料均匀分布于10ml13.5mol/L丙酮中，通过搅拌形成均匀的黑色分散液，再将黑色分散液加入至100ml丙烯酸树脂乳液中，通过机械搅拌得到还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂防腐涂料；根据还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂防腐涂料的体积，加入不同目数不同质量的石英粉，通过超声和机械搅拌使石英粉均匀分布于防腐涂料中；再加入规定比例的成膜助剂和耐低温试剂端羟基聚丁二烯，超声混匀，制备不同填料掺杂量的抗拉伸防腐涂料。上述方案中，步骤（1）中环氧氨解反应的回流搅拌时间为3~36h。步骤（2）中采用的石英粉目数为325~1200目，石英粉与还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂防腐涂料质量比为1:0.1~1:0.5。步骤（2）中端羟基聚丁二烯填料与成膜助剂质量比为1:0.1~1:0.5。步骤（2）中抗拉伸防腐涂料的超声混匀时间为5~60min，还原氧化石墨烯/聚醚胺和石英粉填料掺杂量为0.1~10wt%。步骤（2）中所述的成膜助剂是指固化剂、消泡剂、分散剂、防腐剂或防沉剂中一种或混合；固化剂与消泡剂的质量比3:1，固化剂与分散剂的质量比2:1，固化剂与防腐剂的质量比1:1，固化剂与防沉剂的质量比1:1，固化剂与耐低温试剂的质量比4:1，填料与成膜助剂的质量比为1:0.1~1:0.5。步骤（2）中成膜助剂与耐低温试剂的质量比4:1。成膜助剂是指固化剂、消泡剂、分散剂、防腐剂、防沉剂等中的一种或混合。聚醚胺具有保光性、高强度、高韧性。氧化石墨烯含有大量活泼的含氧基团，通过环氧氨解反应将聚醚胺共价接枝到氧化石墨烯表面，形成高韧性、抗拉伸的片层结构填料。抗拉伸防腐涂料是一种绿色环保防腐涂料，经过填料掺杂后的涂料物理阻隔性好、使用寿命长、抗拉能力强。此外，涂料制备过程中无有毒物质产生，这对施工人员和自然环境的危害大大降低。以3.5%NaCl溶液作为腐蚀介质，Q235钢板作为保护目标，将制备的耐低温抗拉伸防腐涂料通过自动涂膜机涂敷在Q235钢板表面，室温自然固化后，浸没在3.5%NaCl溶液中，再将钢板置于-20℃到20℃的环境下，分析Q235钢板的腐蚀情况和拉伸强度。氧化石墨烯片层之间附着大量的含氧官能团，具有交差错列的层状结构，比表面积大，但是氧化石墨烯的抗拉伸能力差。聚醚胺用来改性氧化石墨烯，通过环氧氨解反应形成复合材料，以达到提高涂料韧性的目的。首先将氧化石墨烯和聚醚胺进行共价接枝复合制备新型填料，再将制备的新型填料与不同目数石英粉加入丙烯酸树脂乳液中制备绿色环保、性能优异、成本低的氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂耐低温抗拉伸防腐涂料。不同目数的石英粉会提高防腐涂料的拉伸强度，石英粉在界面上与环氧基团形成较大的范德华力，有利于石英粉与环氧树脂之间的应力传递，提高了承担载荷的能力，从而得到断裂延伸率和拉伸强度余量较大的防腐涂料。丙烯酸树脂的官能团与新型填料的官能团反应形成网状结构，提高了涂料的稳定性、耐候性和保护度。同时，涂料中加入端羟基聚丁二烯，力学性能良好，补强系抗张强度可达200kg/cm2，伸长560%，可以大大增加涂料的耐低温性和机械性能，因此可将其制成耐寒的涂料。在利用环氧氨解反应将聚醚胺共价接枝到氧化石墨烯表面制备还原氧化石墨烯/聚醚胺新型填料的基础上，采用物料填充法制备还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂防腐涂料；再将石英粉均匀掺杂到涂料中，从而获得还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂耐低温抗拉伸防腐涂料的技术方案。本专利技术优点是：1、端羟基聚丁二烯和丙烯酸树脂结合，具有耐低温。2、还原氧化石墨烯/聚醚胺、石英粉和丙烯酸树脂结合，具有抗拉伸。3、还原氧化石墨烯/聚醚胺和丙烯酸树脂结合，具有防腐功能。4、该方法绿色环保、安全低毒、操作简便、成本低廉。5、制备的还原氧化石墨烯/聚醚胺填料尺寸规整、形貌平滑完整；制备的还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂抗拉伸防腐涂料的防腐性能稳定优异、抗拉伸效果好、使用寿命长。涂层保护效率为90%以上，高于丙烯酸树脂防腐涂料（75.16%）。附图说明图1是还原氧化石墨烯/聚醚胺填料的扫描电镜图。图2是还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂防腐涂料的扫描电镜图。图3是耐低温抗拉伸防腐涂料的直观形貌。图4是制备耐低温抗拉伸防腐涂料工艺流程。具体实施方式参见图1－4，下述实例中的鳞片石墨由青岛天盛达石墨有限公司生产，丙烯酸树脂乳液由广州文嘉化工有限公司生产，聚醚胺由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐低温抗拉伸防腐涂料的制备方法，其特征在于：/n（1）通过环氧氨解反应制备还原氧化石墨烯/聚醚胺填料/n通过超声将2g氧化石墨均匀分散于去离子水中，超声分散时间为30~120min，得到单层或多层氧化石墨烯水溶液；将1~10mmol不同平均分子量的聚醚胺溶于80mL二甲基甲酰胺中，再加入80mg NaOH固体和100ml0.01~1wt%氧化石墨烯的水溶液，在氮气保护下，混合物在100℃下回流搅拌，反应结束，冷却到室温后，混合物通过0.22μm滤膜，并用二甲基甲酰胺洗涤除去杂质，制成还原氧化石墨烯/聚醚胺填料；/n（2）采用物料填充法制备耐低温抗拉伸防腐涂料/n通过超声和机械搅拌将步骤（1）制备的还原氧化石墨烯/聚醚胺填料均匀分布于10ml13.5mol/L丙酮中，通过搅拌形成均匀的黑色分散液，再将黑色分散液加入至100ml丙烯酸树脂乳液中，通过机械搅拌得到还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂防腐涂料；/n根据还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂防腐涂料的体积，加入不同目数不同质量的石英粉，通过超声和机械搅拌使石英粉均匀分布于防腐涂料中；再加入规定比例的成膜助剂和耐低温试剂端羟基聚丁二烯，超声混匀，制备不同填料掺杂量的抗拉伸防腐涂料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种耐低温抗拉伸防腐涂料的制备方法，其特征在于：
（1）通过环氧氨解反应制备还原氧化石墨烯/聚醚胺填料
通过超声将2g氧化石墨均匀分散于去离子水中，超声分散时间为30~120min，得到单层或多层氧化石墨烯水溶液；将1~10mmol不同平均分子量的聚醚胺溶于80mL二甲基甲酰胺中，再加入80mgNaOH固体和100ml0.01~1wt%氧化石墨烯的水溶液，在氮气保护下，混合物在100℃下回流搅拌，反应结束，冷却到室温后，混合物通过0.22μm滤膜，并用二甲基甲酰胺洗涤除去杂质，制成还原氧化石墨烯/聚醚胺填料；
（2）采用物料填充法制备耐低温抗拉伸防腐涂料
通过超声和机械搅拌将步骤（1）制备的还原氧化石墨烯/聚醚胺填料均匀分布于10ml13.5mol/L丙酮中，通过搅拌形成均匀的黑色分散液，再将黑色分散液加入至100ml丙烯酸树脂乳液中，通过机械搅拌得到还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂防腐涂料；
根据还原氧化石墨烯/聚醚胺/丙烯酸树脂防腐涂料的体积，加入不同目数不同质量的石英粉，通过超声和机械搅拌使石英粉均匀分布于防腐涂料中；再加入规定比例的成膜助剂和耐低温试剂端羟基聚丁二烯，超声混匀，制备不同填料掺杂量的抗拉伸防腐涂料。


2.根据权利要求1所述的一种耐低温抗拉伸防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：马骏，张兰河，孙冬，魏可刚，刘楠，黄彬，张海丰，杨世东，朱遂一，王雷，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网吉林省电力有限公司通化供电公司，东北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11