一种改性石墨烯重防腐涂料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种改性石墨烯重防腐涂料及其制备方法与应用，所述改性石墨烯重防腐涂料包括质量比6～10:1的A组分和B组分；所述A组分按质量百分比计，包括18％～25％的环氧树脂，60％～75％的锌粉，5％～20％的钛酸酯改性石墨烯分散液，0％～5％的溶剂，1％～6％的助剂；所述B组分按质量百分比计，包括60％～70％的胺类固化剂，0.4％～2％的消泡剂，28％～40％的溶剂；其中，所述重防腐涂料中钛酸酯改性石墨烯的质量为环氧树脂质量的0.3％～1.0％；本发明专利技术提供的重防腐涂料可广泛用于海上风电、船舶等领域，与传统富锌底漆相比，可大幅降低锌粉的添加量，解决了石墨烯在有机涂层中聚集、分布不均的问题，通过调整石墨烯的含量，可实现石墨烯在防腐涂层的定向排列，使得漆膜的防腐性能大幅提高。漆膜的防腐性能大幅提高。漆膜的防腐性能大幅提高。

【技术实现步骤摘要】
一种改性石墨烯重防腐涂料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于防腐涂料
，具体涉及一种改性石墨烯重防腐涂料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着海洋新兴产业的高速发展，海洋工程技术装备等制造业也进入高速发展阶段。海洋是腐蚀性最强的自然环境之一，海水中盐含量高达3.2％～3.75％，PH值为7～8.2，并含有大量的溶解氧和微生物，海洋环境下钢结构的防腐面临着严峻的挑战。海洋工程技术装备钢结构防腐涂料常采用环氧富锌涂料，但环氧富锌涂料中锌粉含量高达80％，研究表明，环氧富锌底漆中只有25％～35％的锌粉填料在阴极保护中起作用。锌粉含量过高，锌颗粒之间相互堆砌造成涂层内部孔隙较多，从而导致腐蚀介质易于扩散到涂层/钢基体界面，且大量锌粉的添加使得涂层的柔韧性降低，锌粉与钢基体之间的附着力削弱。
[0003]石墨烯作为一种新型二维材料，具有优异的电学性能、力学性能以及良好的阻隔性能，从而被应用在防腐涂料领域。石墨烯添加到环氧富锌底漆中可以起到两个作用：1、石墨烯的屏蔽效应，能够阻碍腐蚀介质的渗透和裂纹的扩展；2、石墨烯成为涂层中阳极颗粒与基底之间的电子流动通道，增强了牺牲阳极的保护作用。因此，现有技术中也已经出现关于利用石墨烯来制备防腐涂料进而工器具的耐腐效果。专利号为CN201810595586.9的专利技术“一种石墨烯改性水性环氧富锌涂料及其制备方法和应用”，公开了利用水性石墨烯浆料进行涂料改性，在降低锌粉用量的情况下，使其具有优异的防腐性能和物理性能；专利号为CN201910001450.5的专利技术“基于石墨烯的耐长效重防腐水性环氧富锌涂料及其制备方法”，公开了利用含酰氧基的硅烷偶联剂对石墨烯进行表面修饰，提高石墨烯在涂料中的分散性，减少团聚现象，同时能够提高涂料的防腐性能。石墨烯的防腐性能与其分散性及在基体中的分布密切相关，通过外加分散剂能够促进石墨烯在基体中分布，但是石墨烯在复合涂层中的分布依然是随机的而不是高度有序的，因此复合涂层的防腐性能会受到限制，当石墨烯有序排列时，石墨烯复合涂层对腐蚀介质的阻隔能力明显提高。因此改善石墨烯在涂料中的分散性，开发石墨烯定向排列的重防腐涂层具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术公开了一种改性石墨烯重防腐涂料以及制备方法与应用，通过改性石墨烯的添加可大幅降低锌粉的添加量；钛酸酯改性后的石墨烯具有优异的分散性，解决了石墨烯在有机涂层中聚集、分布不均的问题，通过调整石钛酸酯改性墨烯的含量，可实现石墨烯在防腐涂层的定向排列，使得漆膜的防腐性能大幅提高。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种改性石墨烯重防腐涂料，包括质量比6～10:1的A组分和B组分；
[0007]所述A组分按质量百分比计，包括18％～25％的环氧树脂，60％～75％的锌粉，5％
～20％的钛酸酯改性石墨烯分散液，0％～5％的溶剂，1％～6％的助剂；
[0008]所述A组分按质量百分比计，包括60％～70％的胺类固化剂，0.4％～2％的消泡剂，28％～40％的溶剂；
[0009]其中，所述重防腐涂料中钛酸酯改性石墨烯的质量为环氧树脂质量的0.3％～1.0％。
[0010]进一步的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，为E54、E51、E44、E21或E20中的一种或多种；所述助剂为触变剂、流平剂、分散剂或消泡剂中的一种或多种；所述溶剂为DMA、正丁醇、二甲苯、乙醇中的一种。
[0011]进一步的，所述胺类固化剂为双甲烷、双甲烷、二环己胺、2
‑
氨基吡啶、2,2'
‑
二吡啶胺、3
‑
甲基环己胺或3
‑
氨基吡啶中的一种或多种。
[0012]进一步的，所述触变剂为有机膨润土、气相二氧化硅、酰胺蜡或蓖麻油衍生物中的一种；所述流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂，所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂或聚醚改性硅消泡剂，所述分散剂为BYK
‑
220S、BYKA503、BYK106。
[0013]进一步的，所述钛酸酯改性石墨烯的制备方法如下：将石墨烯加入混合溶剂中进行超声分散，超声分散后加入钛酸酯偶联剂搅拌分散，分散均匀后，将混合溶液置于80～120℃微波反应器中，反应10～30min，将酞酸酯改性后的石墨烯过滤清洗后、再次加入混合溶剂，超声分散均匀，制得的所述钛酸酯改性石墨烯分散液的固含量为5～20mg/mL。
[0014]进一步的，所述钛酸酯偶联剂为GR
‑
101、GR
‑
300、GR
‑
105、GR
‑
109、GR
‑
201、KR
‑
TTS、KR
‑
9S或KR
‑
38S中的一种。
[0015]进一步的，所述石墨烯碳氧比>15，平均层数5～6层，片层尺寸5～15um，薄膜导电率>600S/cm；该种形式的石墨烯易于改性且不影响其导电性能。
[0016]进一步的，所述混合溶剂为二甲苯、乙二醇、丙酮、正丁醇或丙酮中的一种或多种。
[0017]在本专利技术的技术方案中，A组分中，环氧树脂位树脂基体，提供附着力，锌粉为提供阴极保护和屏蔽效应，钛酸酯改性石墨烯分散液在材料中形成导电桥，替代部分原有锌粉填料，助剂的添加能够抗沉降、改善其施工性能；B组分中，胺类固化剂使A组分中的环氧树脂固化，消泡剂减少固化后漆膜中的孔洞。
[0018]本专利技术还提供一种改性石墨烯重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0019]S1、按照A组分中各组分的质量配比，分别称取环氧树脂和钛酸酯改性石墨烯分散液并将其加入到搅拌容器中，在1200～1500rpm的转速下，分散20～40min；再在300～600rpm低速搅拌下缓慢加入锌粉，加入锌粉后在1800～2200rpm转速下高速分散60～120min；
[0020]S2、按照B组分中各组分的质量配比，分别称取胺类固化剂和消泡剂混合均匀；再将步骤S1中制备的A组分与B组分按质量比6～10:1混合，搅拌均匀即可得改性石墨烯重防腐涂料。
[0021]本专利技术再提供一种利用改性石墨烯重防腐涂料喷涂形成的改性石墨烯重防腐涂层，涂层厚为50～120um；所述涂层中钛酸酯改性石墨烯的质量占比为环氧树脂质量的0.3％～1.0％。
[0022]相较于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0023]1、本专利技术提供的改性石墨烯重防腐涂料可广泛用于海上风电、船舶等领域，与传
统富锌底漆相比，本专利技术中改性石墨烯的添加可大幅降低锌粉的添加量，利用钛酸酯改性后的石墨烯具有优异的分散性；由于石墨烯自发排列的驱动力是由其排斥体积的减少提供的，对石墨烯进行表面改性增加其相容性，适当提高石墨烯的浓度均会使其排斥体积下降，促进石墨烯在聚合物基体中的有序排列，本专利技术还将钛酸酯改性石墨烯在改性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性石墨烯重防腐涂料，其特征在于，包括质量比6～10:1的A组分和B组分；所述A组分按质量百分比计，包括18％～25％的环氧树脂，60％～75％的锌粉，5％～20％的钛酸酯改性石墨烯分散液，0％～5％的溶剂，1％～6％的助剂；所述B组分按质量百分比计，包括60％～70％的胺类固化剂，0.4％～2％的消泡剂，28％～40％的溶剂；其中，所述重防腐涂料中钛酸酯改性石墨烯的质量为环氧树脂质量的0.3％～1.0％。2.如权利要求1所述的一种改性石墨烯重防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，为E54、E51、E44、E21或E20中的一种或多种；所述助剂为触变剂、流平剂、分散剂或消泡剂中的一种或多种；所述溶剂为DMA、正丁醇、二甲苯、乙醇中的一种。3.如权利要求2所述的改性石墨烯重防腐涂料，其特征在于，所述胺类固化剂为双甲烷、双甲烷、二环己胺、2
‑
氨基吡啶、2,2'
‑
二吡啶胺、3
‑
甲基环己胺或3
‑
氨基吡啶中的一种或多种。4.如权利要求3所述的一种改性石墨烯重防腐涂料，其特征在于，所述触变剂为有机膨润土、气相二氧化硅、酰胺蜡或蓖麻油衍生物中的一种；所述流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂，所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂或聚醚改性硅消泡剂，所述分散剂为BYK
‑
220S、BYKA503、BYK106。5.如权利要求1所述的一种改性石墨烯重防腐涂料，其特征在于，所述钛酸酯改性石墨烯的制备方法如下：将石墨烯加入混合溶剂中进行超声分散，超声分散后加入钛酸酯偶联剂搅拌分散，分散均匀后，将混合溶液置于120℃微波反应器中，反应10～30min，将酞酸酯改性后的石墨烯过滤清洗后、加入再次混合溶剂超声分散均...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭浣钦，李愿杰，刘虹邑，裴景克，冉启鼎，
申请(专利权)人：东方电气福建创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：