一种采用石墨烯-导电云母复合体的互穿网络型环氧富锌防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种采用石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种采用石墨烯
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导电云母复合体的互穿网络型环氧富锌防腐涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种采用石墨烯
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导电云母复合体的互穿网络型环氧富锌防腐涂料及其制备方法，属于涂料


技术介绍

[0002]目前市场上一系列采用纳米材料替代部分锌粉制作的环氧含锌涂料，在原有的环氧富锌底漆基础上将耐盐雾性能提升到4000
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5000h，此类型的纳米材料一般采用石墨烯、碳纳米管、富勒烯、碳纤维等材料制作，但此材料在整个制作过程中存在以下问题：1、纳米材料因结构的问题，导致材料很难均匀地、稳定地分散到整个涂料中去；2、纳米材料价格贵，导致涂料的成本较高；3、市场上很多产品采用功能化(如磺酸化)来解决纳米材料的分散性，但严重影响其导电性能，从而失去了纳米材料固有的导电性。由于以上几个问题，碳纳米材料的环氧含锌底漆在市场上应用并不广泛。
[0003]环氧富锌底漆的防腐机理主要来源于以下因素：1、牺牲阳极(Zn)来保护阴极(Fe)，形成一个导电的闭合网络；2、当Zn氧化后生成了不导电的ZnO，转化为阻隔防腐；3、环氧树脂与聚酰胺固化剂形成致密的保护膜，良好地阻隔了腐蚀介质的侵入。含碳纳米材料的环氧含锌涂料在传统的环氧富锌机理上更增强了两大防腐机理：A、碳纳米材料极强的片状结构，结合环氧树脂，能够形成更加致密的阻隔保护层；B、碳纳米材料能将被ZnO隔离开的Zn重新连接起来，形成阳极网络，使Zn粉继续发挥防腐作用。但碳纳米材料在直接使用中往往不能良好地在涂层中分散以及形成导电网络。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：现有的使用碳纳米材料的富锌防腐涂料存在着的碳纳米材料在涂层中分散性不好，形成导电网络的连通性不好、进而导致涂层防腐性能不佳的问题。
[0005]本专利采用的技术构思是：导电云母粉是以湿法白云母为基质，通过表面处理、半导体掺杂处理，使其基质表面形成导电性氧化层,从而制得一类新型电子导电功能性半导体颜(填) 料。导电云母粉呈鳞片状，具有色浅、易分散、比重小、耐热、化学稳定性高、耐腐蚀、阻燃、透波性好、导电性好、价格低等特点。作为填料使用，能提高漆膜的机械强度、抗粉化性、耐温性、防火性、防水性、抗冲击性和耐久性等。为了增进导电云母粉的导电性、耐久性、防腐蚀性，本专利技术在导电云母上掺杂了石墨烯，使得掺杂石墨烯的导电云母粉具有非常优异的导电性、阻隔性、耐久性、耐腐蚀性。将掺杂石墨烯的导电云母粉加入环氧含锌涂料中，在防腐初期，石黑烯导电云母粉将整个锌粉材料并联+串联式形成了一个巨大的阳极网络，使所有锌粉形成一个“网络互通”的结构，当腐蚀介质侵入涂层时，无法寻找到涂层的最薄弱环节，从而大大延长了涂层的防腐时间。其次，当部分锌粉初氧化后，导电材料可以极好地将被不导电的ZnO隔离开的锌粉重新连成导电互通网络，继续保护基材不被侵蚀。
[0006]掺杂石墨烯的导电云母粉的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，将石墨烯、非离子型表面活性剂分散于水中，并高速乳化处理，得到石墨烯分散液；
[0008]步骤2，将云母粉、高分子表面活性剂和增稠剂进行混合，得到云母粉悬浮液；
[0009]步骤3，将石墨烯分散液与云母粉悬浮液混合后，调节pH至酸性，滴加导电金属盐溶液，升温处理，产物滤出、清洗、干燥、煅烧，得到掺杂石墨烯的导电云母粉。
[0010]优选地，所述的步骤2中，云母片在使用前还需要采用酸浸泡处理，云母片与酸溶液的质量比1：0.5
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1.5；酸溶液是6
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20wt％的盐酸。
[0011]优选地，所述的步骤1中，石墨烯和非离子型表面活性剂在分散液中的浓度分别是 0.5
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5wt％、20
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40wt％，高速乳化中还使用外加超声；所述的非离子型表面活性剂选自Span20、 Span40、Span60、Span80、Tween20、Tween40、Tween60或者Tween80。
[0012]优选地，所述的步骤2中，云母粉、高分子表面活性剂和增稠剂的重量比100：5
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15：10
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35；所述的高分子表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮，所述的增稠剂是浓度10
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30wt％的PVA水溶液。
[0013]优选地，所述的步骤3中，石墨烯分散液、云母粉悬浮液、导电金属盐溶液的重量比2： 8
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15：0.1
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1，调节pH至2.0
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4.0，导电金属盐溶液选自浓度5
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15wt％的四氯化锡和/或三氯化锑的盐溶液，凝胶化反应的温度60
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85℃；煅烧过程温度550
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800℃，煅烧时间10
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100min。
[0014]优选地，所述的步骤1中还包括包括：在石墨烯分散液中滴加0.1
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1wt％的聚阳离子化合物的水溶液，搅拌处理，所述的聚阳离子化合物是季铵盐聚合物；所述的步骤2中，所述的云母片的表面修饰有阴离子化合物，步骤包括：将云母粉分散于0.1
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1wt％的阴离子表面活性剂中，搅拌处理后过滤，所述的阴离子表面活性剂是烷基苯磺酸盐。
[0015]一种环氧富锌涂料，包括A组分和B组分，所述的A组分包括按照重量百分比计的如下组分：环氧树脂20
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40％、分散剂0.4
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0.8％、消泡剂0.1
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0.2％、防沉浆0.5
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1.2％、气相二氧化硅0.4
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0.6％、混合溶剂6
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10％、三聚磷酸铝3
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5％、掺杂石墨烯的导电云母粉10
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20％、锌粉40
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55％、流平剂0.1
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0.3％；所述的B组分包括按重量百分比计的如下组分：胺类固化剂40
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60％，溶剂40
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60％。
[0016]所述的环氧树脂选自E12、E44、E51或者E54中的一种。
[0017]所述的混合溶剂选自苯类溶剂、酯类溶剂或者烃类溶剂中的一种或几种的混合。
[0018]所述的环氧富锌涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]1、将环氧树脂加入生产缸中；
[0020]2、采用混合溶剂将树脂进行稀释，边采用300
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400转/分搅拌边慢慢加入分散剂、消泡剂 5
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10分钟；
[0021]3、加入防沉浆、气相二氧化硅、三聚磷酸锌采用800
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1000转/分搅拌15
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20分钟。采用砂磨机将细度研磨至50微米；
[0022]4、边采用600
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800转/分搅拌边慢慢加入掺杂石墨烯的导电云母粉，采用1000
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.掺杂石墨烯的导电云母粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将石墨烯、非离子型表面活性剂分散于水中，并高速乳化处理，得到石墨烯分散液；步骤2，将云母粉、高分子表面活性剂和增稠剂进行混合，得到云母粉悬浮液；步骤3，将石墨烯分散液与云母粉悬浮液混合后，调节pH至酸性，滴加导电金属盐溶液，升温处理，产物滤出、清洗、干燥、煅烧，得到掺杂石墨烯的导电云母粉。2.根据权利要求1所述的掺杂石墨烯的导电云母粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，云母片在使用前还需要采用酸浸泡处理，云母片与酸溶液的质量比1：0.5
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1.5；酸溶液是6
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20wt％的盐酸。3.根据权利要求1所述的掺杂石墨烯的导电云母粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，石墨烯和非离子型表面活性剂在分散液中的浓度分别是0.5
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5wt％、20
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40wt％，高速乳化中还使用外加超声；所述的非离子型表面活性剂选自Span20、Span40、Span60、Span80、Tween20、Tween40、Tween60或者Tween80。4.根据权利要求1所述的掺杂石墨烯的导电云母粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中，云母粉、高分子表面活性剂和增稠剂的重量比100：5
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15：10
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35；所述的高分子表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮，所述的增稠剂是浓度10
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30wt％的PVA水溶液。5.根据权利要求1所述的掺杂石墨烯的导电云母粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，石墨烯分散液、云母粉悬浮液、导电金属盐溶液的重量比2：8
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15：0.1
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1，调节pH至2.0
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4.0，导电金属盐溶液选自浓度5
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15wt％的四氯化锡和/或三氯化锑的盐溶液，凝胶化反应的温度60
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85℃；煅烧过程温度550
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800℃，煅烧时间10
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100min。6.根据权利要求1所述的掺杂石墨烯的导电云母粉的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中还包括：在石墨烯分散液中滴加0.1
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1wt％的聚阳离子化合物的水溶液，搅拌处理，所述的聚阳离子化合物是季铵盐聚合物；所述的步骤2中，所述的云母片的表面修饰有阴离子化合物，步骤包括：将云母粉分散于0.1
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【专利技术属性】
技术研发人员：江拥，金绪良，张海萍，张丽，袁斌，殷爱鸣，聂晋峰，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华北电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：