一种石墨烯含锌防锈漆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯含锌防锈漆及其制备方法，防锈漆包括按质量分数计的如下组分：100份环氧树脂、40～60份丙烯酸改性氧化石墨烯分散液、175～275份锌粉、5～15份铝粉浆、8～12份助剂、30～70份溶剂、130～170份体质填料、60～80份固化剂。本发明专利技术的含锌防锈漆在保留了富锌底漆的防锈能力的同时，赋予了漆膜优秀的力学性能与工艺性能，其韧性优秀、抗冲击能力强、表干、实干速度快，喷涂、刷涂无橘皮、针眼，同时具有良好的耐盐雾性能，能够满足各类型工业设备的防腐蚀需求。型工业设备的防腐蚀需求。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯含锌防锈漆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及涂料
，特别涉及含一种石墨烯含锌防锈漆及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属及合金制品遍布于日常的生产与生活之中，为人们提供了极大的便利。但同时在金属腐蚀的影响之下，人们的生命安全、财产安全也受到了极大的危害。据国外统计报道，世界上每年生产的钢铁中，约有三分之一会因金属腐蚀而失去使用价值。由于涂层使用简便、效果好、成本低廉，成为了如今使用最为广泛的防腐蚀手段之一。其中，环氧富锌/含锌防腐涂料，是使用范围最广的涂料种类之一。
[0003]环氧富锌涂料，其通常含有超过70％固含量的锌粉填料作为防锈的主要手段，有些甚至高达90％以上。其通过阴极保护作用，在化学、电化学环境中，通过牺牲自身的方式保护金属基材不受腐蚀，防护效果极佳。但这种防护效果完全依赖漆膜内锌粉互相接触形成的导电通路，如果锌粉因某种原因(如产生的腐蚀产物氧化锌堆积)与金属基材间不能形成通路，其防护效果便一落千丈。环氧含锌涂料，其锌粉含量通常为50％以下，为保证其防腐效果，常常会加入云母、铝粉的片状材料进行辅助，但一般较难在漆膜内部形成有效通路，锌粉的效果不能完全发挥，相较于富锌底漆，其防腐蚀效果欠佳。
[0004]氧化石墨烯材料由于其小尺寸效应、二维片层结构、疏水性与导电性，在导电胶粘剂、防腐涂层等方面具有广泛的应用。在40％锌粉含量的含锌底漆中，少量石墨烯填料(不超过总质量的0.5％)的添加即可有效提升其内部锌粉的利用效率、提高其导电能力，提升含锌底漆的阴极防护能力、甚至可以接近富锌底漆的防护效果。石墨烯独特的单分子厚度片层结构能够构建大量迷宫结构，填充于传统鳞片涂料(片状铝粉、云母等)之间，有效增加漆膜内片状结构含量，构建更为复杂的迷宫结构，有效延长了水、氧等腐蚀因子到达金属基材表面的时间，提升漆膜的防锈能力。
[0005]在仅以物理形式共混的氧化石墨烯环氧含锌涂料中，由于二者密度差距过大，涂装后漆膜中的氧化石墨烯片层易呈梯度分布，表面易成为氧化石墨烯片层的富集区域，这将对该涂层的附着力产生较大的影响；同时也破坏了氧化石墨烯片层在锌粉中构建的迷宫结构，使氧气、水等腐蚀因子快速到达金属基材表面，严重影响了氧化石墨烯材料所额外带来的防腐效果。
[0006]以专利CN 105713481 B：一种石墨烯改性环氧富锌底漆及其制备方法为例，其将环氧树脂用邻苯二甲酸酐改性，再通过改性后的树脂浆料与石墨烯进行反应接枝，得到改性环氧接枝的石墨烯原材料，随后将全部原材料高速分散、过滤得到涂料产品，其使用的原材料为石墨烯，石墨烯活性基团相对较少，改性空间不大。

技术实现思路

[0007]本方案的一个目的在于提供一种石墨烯含锌防锈漆及其制备方法，该含锌防锈漆采用丙烯酸改性氧化石墨烯分散液与其他组分配合，在保留了富锌底漆的防锈能力的同
时，赋予了漆膜优秀的力学性能与工艺性能，所得漆膜韧性优秀、抗冲击能力强、表干、实干速度快，喷涂、刷涂无橘皮、针眼，同时具有良好的耐盐雾性能，能够满足各类型工业设备的防腐蚀需求。
[0008]为达到上述目的，本方案如下：本专利技术首先提供了一种石墨烯含锌防锈漆，包括甲组分和乙组分；
[0009]所述甲组分包含以重量份计的下述组分：
[0010]环氧树脂100份；
[0011]锌粉175～275份；
[0012]铝粉浆5～15份；
[0013]助剂8～12份；
[0014]溶剂30～70份；
[0015]体质填料130～170份；
[0016]丙烯酸改性氧化石墨烯分散液40～60份；
[0017]所述乙组分包含以重量份计的固化剂60～80份。
[0018]进一步的，上述环氧树脂为E51环氧树脂和/或E20X75树脂，所述E20X75树脂是指E20环氧树脂在二甲苯溶液中固体份数为75％的树脂。
[0019]进一步的，上述铝粉浆使用片状浮型铝粉；所述助剂包括分散剂、流平剂和流变剂。
[0020]进一步的，上述分散剂为具有酸性基团的共聚体溶液；所述流平剂为聚丙烯酸酯溶液；所述流变剂为脲改性聚酰胺溶液。
[0021]进一步的，上述溶剂为二甲苯与正丁醇以质量比为7：3配制的混合溶剂；所述体质填料为膨润土和/或滑石粉。
[0022]进一步的，上述丙烯酸改性氧化石墨烯分散液按以下工艺进行制备：将氧化石墨烯粉料投入石油醚中，将温度保持于50～55℃，超声处理120分钟；将草酰氯、N,N
‑
二甲基甲酰胺投入反应装置，将温度保持于50～55℃，超声处理180分钟，进行活化；活化完成后，使用蒸馏装置将石墨烯分散液加热至85℃，蒸出过量的草酰氯与全部石油醚，直至冷凝管中无液体产生为止，得到活化后的氧化石墨烯粉末；将活化后的氧化石墨烯粉末投入无溶剂丙烯酸
‑
丙烯酰胺共聚树脂中，加热至80～85℃并超声3～5小时，降至室温后即可得到所述丙烯酸改性氧化石墨烯分散液。
[0023]进一步的，上述丙烯酸改性氧化石墨烯分散液的制备工艺中：氧化石墨烯粉料与石油醚的添加量按质量比计为：1：(60～80)；草酰氯与氧化石墨烯粉料的质量比为(0.01～0.10)：1；N,N
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二甲基甲酰胺与氧化石墨烯粉料的质量比为：(0.01～0.03)：1；氧化石墨烯粉末与无溶剂丙烯酸
‑
丙烯酰胺共聚树脂的质量比为1：100；无溶剂丙烯酸
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丙烯酰胺共聚树脂的重均分子量为20000～50000。
[0024]更优化的，上述氧化石墨烯粉料与石油醚的添加量按质量比计为：1：70；草酰氯与氧化石墨烯粉料的质量比为0.05：1；N,N
‑
二甲基甲酰胺与氧化石墨烯粉料的质量比为：0.01：1；无溶剂丙烯酸
‑
丙烯酰胺共聚树脂中，丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体与丙烯酰胺单体的数量比为50:50:5；树脂的重均分子量约为40000。
[0025]所述氧化石墨烯粉末投入无溶剂丙烯酸
‑
丙烯酰胺共聚树脂中加热并超声的时间
为4小时。
[0026]进一步的，上述乙组分固化剂为改性酚醛胺和/或聚酰胺中的一种或多种，所述聚酰胺为70％聚酰胺固含量的二甲苯溶液。
[0027]本专利技术还提供了上述石墨烯含锌防锈漆的制备方法，将环氧树脂、丙烯酸改性氧化石墨烯分散液、锌粉、铝粉浆、助剂、溶剂、体质填料均匀混合后过滤，制得所述的石墨烯含锌防锈漆甲组分，使用前与乙组分混合，即得所述石墨烯含锌防锈漆。
[0028]本专利技术相比现有技术的有益效果如下：
[0029]1)相较于传统含锌底漆，本专利技术增加了丙烯酸改性氧化石墨烯分散液组分，氧化石墨烯组分可以在漆膜间构建电子通路，提高漆膜中锌粉填料的使用效率，提升了含锌底漆的电化学防锈能力。
[0030]2)相较于现有技术中所使用的原材料为石墨烯，本专利技术中所使用的原材料为氧化石墨烯，其在分子结构中具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯含锌防锈漆，其特征在于，包括甲组分和乙组分；所述甲组分包含以重量份计的下述组分：环氧树脂100份；锌粉175～275份；铝粉浆5～15份；助剂8～12份；溶剂30～70份；体质填料130～170份；丙烯酸改性氧化石墨烯分散液40～60份；所述乙组分包含以重量份计的固化剂60～80份。2.根据权利要求1所述的石墨烯含锌防锈漆，其特征在于，所述环氧树脂为E51环氧树脂和/或E20X75树脂，所述E20X75树脂是指E20环氧树脂在二甲苯溶液中固体份数为75％的树脂。3.根据权利要求1所述的石墨烯含锌防锈漆，其特征在于，所述铝粉浆使用片状浮型铝粉；所述助剂包括分散剂、流平剂和流变剂。4.根据权利要求3所述的石墨烯含锌防锈漆，其特征在于，所述分散剂为具有酸性基团的共聚体溶液；所述流平剂为聚丙烯酸酯溶液；所述流变剂为脲改性聚酰胺溶液。5.根据权利要求1所述的石墨烯含锌防锈漆，其特征在于，所述溶剂为二甲苯与正丁醇以质量比为7：3配制的混合溶剂；所述体质填料为膨润土和/或滑石粉。6.根据权利要求1所述的石墨烯含锌防锈漆，其特征在于，所述丙烯酸改性氧化石墨烯分散液按以下工艺进行制备：将氧化石墨烯粉料投入石油醚中，将温度保持于50～55℃，超声处理120分钟；将草酰氯、N,N
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二甲基甲酰胺投入反应装置，将温度保持于50～55℃，超声处理180分钟，进行活化；活化完成后，使用蒸馏装置将石墨烯分散液加热至85℃，蒸出过量的草酰氯与全部石油醚，直至冷凝管中无液体产生为止，得到活化后的氧化石墨烯粉末；将活化后的氧化石墨烯粉末投入无溶剂丙烯酸
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丙烯酰胺共聚树脂中，加热至80～85℃并超声3～5小时，降至室温后即可得到所述丙烯酸改性氧化石...

【专利技术属性】
技术研发人员：程靖萱，黄海龙，王莉，武鹏，张慧琴，毛胜华，何伟，黄伦，郭宁，庞盼盼，
申请(专利权)人：襄阳三沃航天薄膜材料有限公司，
类型：发明
国别省市：