一种磺胺-银化合物掺杂石墨烯锌粉重防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磺胺

【技术实现步骤摘要】
一种磺胺
‑
银化合物掺杂石墨烯锌粉重防腐涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及涂料生产
，更具体地说是一种磺胺
‑
银化合物掺杂石墨烯锌粉重防腐 涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属材料对于人类生产生活密切相关，在钢铁、冶金、建筑、交通运输等领域中被广泛应 用。金属腐蚀为金属受环境介质的化学或电化学作用而被破坏的现象。因而，金属相关的设备 设施在使用中受到周围环境等影响不可避免的会发生锈蚀，这对于人类财富和自然资源的重大 损耗。
[0003]金属防腐是材料研究中重要的研究内容。我国属于海洋大国，同时海洋拥有丰富的资源， 但海洋环境非常严酷且具有强腐蚀性，因此海洋腐蚀与防护属于当今急需解决的问题。而应用 于海洋防腐的钢构防腐涂料中就包括环氧富锌防腐涂料，后经过发展到石墨烯锌粉防腐涂料。
[0004]传统的环氧富锌防腐涂料属于电化学防腐，起到独特的阴极保护(鉴于锌的标准电极点位 (
‑
0.76V)低于铁的标准电极点位(
‑
0.44V)，当锌涂覆在钢铁基材上，锌会被优先腐蚀释放 岀电子流向钢铁，从而保护钢铁基材不受腐蚀)和屏蔽保护作用(暴露于环境当中的锌层，随 着时间变化会逐渐与环境中的水、空气等腐蚀反应，生成稳定的碱式碳酸锌(俗称白锈)。该 腐蚀产物填充于锌粉间隙之间，使得涂层更加致密，进一步阻挡、屏蔽腐蚀介质的侵蚀，具有 自封闭功能)。如果环氧富锌涂料中锌含量低，那么颗粒锌粉就不能形成完整的锌粉层，固化 了的环氧树脂导电性差，大大妨碍了锌粉的化学保护作用，影响了环氧富锌底漆对钢的阴极保 护作用，故其中锌含量越高，防腐性能更优异。然而涂料中高含量的锌带来一系列问题：1) 高含量的锌造成涂装后的设备或装置增重较大；2)高含量的锌加入，则树脂含量不足，成膜 物减少，进而涂层的柔韧性及对金属的附着力较差，因此一旦水等渗透到锌粉表面，引起心腹 事，体积增大，从而使涂层起泡的可能性变大，导致耐水性能降低；3)锌粉与空气中二氧化 碳、二氧化硫或者盐分中的氯离子接触生成疏松的锌盐类，使涂层的机械强度恶化，涂层破坏 时仍有大量金属锌为发挥作用而白白浪费；4)涂层中锌粉不断被氧化，后期的防腐效率不断 降低；5)焊接、切割时产生的锌雾，对车间人员身体健康有较大危害。

技术实现思路

[0005]1.专利技术要解决的技术问题
[0006]针对现有技术中环氧富锌防腐涂料高含量的锌粉造成的以上技术问题，本专利技术提出一种磺 胺
‑
银化合物掺杂石墨烯锌粉重防腐涂料及其制备方法，通过添加石墨烯部分替代锌粉，再充 分利用磺胺
‑
银化合物的导电性能，加强形成磺胺
‑
银化合物、石墨烯、锌粉三者微导电通路体 系，部分银被氧化形成的氧化物也会对整个体系起到隔氧作用，当涂层出
现轻微裂纹或划痕时 起到二级防护，以降低石墨烯与金属之间形成电耦合，避免了局部的电化学腐蚀的可能性，提 高了金属涂料的防腐性。
[0007]2.技术方案
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0009]一种磺胺
‑
银化合物掺杂石墨烯锌粉重防腐涂料，包括以下质量份数的组分：石墨烯2～10 份，环氧树脂10～18份，醇酸树脂8～15份，磺胺
‑
银化合物1～5份，锌粉30～40份，植物油脂 肪酸10～15份，颜填料5～15份，季戊四醇5～8份，气相二氧化硅1～3份，活性稀释剂15～25 份，固化剂5～20份。
[0010]石墨烯锌粉防腐涂料依靠石墨烯部分替代锌粉，减少了锌粉的使用量，在一定程度上弥补 了传统环氧富锌涂料中锌含量过高造成的危害，同时具有以下效果：
[0011]1)阴极保护性能强：石墨烯共轭结构使其具有很高的电子迁移率，添加在锌粉涂料中， 保证了锌粉之间的良好的导电性，同时与经过喷砂、抛丸处理过钢铁基材保持充分的电化学接 触，形成导电网络(有效的微导电循环通路)；腐蚀发生时锌离子作为载流子向阴极的石墨烯 表面迁移，金属锌颗粒表面形成不溶性锌盐沉积物的概率减低，锌粉能能持久发挥作用，锌粉 也被充分利用，提供更佳的电化学保护。
[0012]2)片状屏蔽效应：由于石墨烯是一个片状的结构，能在涂层中形成迷宫效应，其他屏蔽 填料：铝粉、云母粉、玻璃鳞片与石墨烯是无法比拟的。能够有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透 和扩散，大大延长了外界腐蚀物质到达钢铁基的通道。同时其小尺寸效应，石墨烯可以填充到 涂层的缺陷当中，减少涂层孔隙率，增强涂层致密性，进一步延缓或阻止腐蚀因子浸入到基体 表面。其良好的屏蔽性延缓了金属锌电化学腐蚀消耗，使金属锌能持续地发挥阴极保护的作用。
[0013]3)机械性能好：石墨烯层与层之间有良好的润滑作用，其片层结构可以将涂层分割成许 多小区间，能够有效地降低涂层内部应力，消耗断裂能量，进而提高涂层的柔韧性、抗冲击性 和耐磨性。但石墨烯添加量的控制十分关键。少量的石墨烯可以优化树脂组装结构(石墨烯对 高分子有吸附作用，在添加石墨烯的样品中能够形成高分子包裹石墨烯的单元结构，这使得树 脂分子在组装成高分子材料时更加有序，固化后的树脂结构也比未添加石墨烯的试样更加紧 密、缺陷更少)，提高有序度，起到有效防腐作用；
[0014]但过量石墨烯的加入会导致石墨烯自身之间形成微导电通路，使得外界腐蚀介质与基体之 间形成直接通路，则只要该涂层出现轻微裂纹或划痕，石墨烯与被保护的金属之间形成电耦合， 会加速局部的电化学腐蚀，暴露区域的腐蚀速率大大加快，进而降低金属的强度和韧性等性能， 这反而会加速对基体的腐蚀。
[0015]组分中的磺胺
‑
银化合物具有阻燃性能和抗菌性能，其中含有的银还具有较好的导电性能， 而银氧化物具有隔氧作用。按1：2的比例加入的磺胺
‑
银化合物与石墨烯进行物理混合后，因 石墨烯比表面积较大，具有较高的吸附力，依靠物理吸附进行复合，增加了分散性。磺胺
‑
银 化合物加入后，增加涂料的阻燃性能和抗菌性能的同时，充分利用磺胺
‑
银化合物中的银具有 较好的导电性能(金属中导电性能最强的)，进一步加强形成的磺胺
‑
银化合物、石墨烯、锌 粉三者微导电通路体系，同时，部分银被氧化形成的氧化物却会对整个体系起到隔氧作用，当 涂层出现轻微裂纹或划痕时，起到二级防护，降低了石墨烯与被保护的金属之间形成电耦合的 可能性，从而避免了局部电化学腐蚀的可能性，解决了本申请
的技术问题。
[0016]进一步的技术方案，组分中所述磺胺
‑
银化合物的制备方法为将3
‑
氯
‑2‑
甲基苯胺与偶氮化 合物充分混合并反应制得预产物后，再与硝酸银混合反应后干燥得到产物磺胺
‑
银化合物。
[0017]进一步的技术方案，偶氮化合物为4
‑
((3
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磺胺
‑
银化合物掺杂石墨烯锌粉重防腐涂料，其特征在于：包括以下质量份数的组分：石墨烯2～10份，环氧树脂10～18份，醇酸树脂8～15份，磺胺
‑
银化合物1～5份，锌粉30～40份，植物油脂肪酸10～15份，颜填料5～15份，季戊四醇5～8份，气相二氧化硅1～3份，活性稀释剂15～25份，固化剂5～20份。2.根据权利要求1所述的磺胺
‑
银化合物掺杂石墨烯锌粉重防腐涂料，其特征在于，组分中所述磺胺
‑
银化合物的制备方法为将3
‑
氯
‑2‑
甲基苯胺与偶氮化合物充分混合并反应制得预产物后，再与硝酸银混合反应后干燥得到产物磺胺
‑
银化合物。3.根据权利要求2所述的磺胺
‑
银化合物掺杂石墨烯锌粉重防腐涂料，其特征在于，所述偶氮化合物为4
‑
((3
‑
甲酰基
‑4‑
羟基苯基)二氮苯)
‑
N
‑
(5
‑
甲基异恶唑
‑3‑
酰基)苯磺酰胺，反应时所述3
‑
氯
‑2‑
甲基苯胺与4
‑
((3
‑
甲酰基
‑4‑
羟基苯基)二氮苯)
‑
N
‑
(5
‑
甲基异恶唑
‑3‑
酰基)苯磺酰胺的摩尔比为1：1；所述预产物与硝酸银混合反应的摩尔比为2：1。4.根据权利要求3所述的磺胺
‑
银化合物掺杂石墨烯锌粉重防腐涂料，其特征在于，所述磺胺
‑
银化合物的反应通式为：银化合物的反应通式为：其中为预产物；为磺胺
‑
银化合物。5.根据权利要求4所述的磺胺
‑
银化合物掺杂石墨烯锌粉重防腐涂料，其特征在于，所述磺胺
‑
银化合物制备的具体的步骤为：a、将0.01～0.03mol的3
‑
氯
‑2‑
甲基苯胺与0.01～0.03mol的4
‑
((3
‑
甲酰基
‑4‑
羟基苯基)二氮苯)
‑
N
‑
(5
‑
甲基异恶唑
‑3‑
酰基)苯磺酰胺充分混合；b、将反应混合物与30～50ml甲醇混合，加热，反应时间为3～6min，反应功率为80～100W；c、将混合物移至反应釜中，置于100～120℃中24～36h，然后使用乙醇抽...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢海，程家骥，唐帆，
申请(专利权)人：江苏冠军科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：