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CN108070310A - 一种石墨烯改性锌粉防腐底漆及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯改性锌粉防腐底漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性锌粉防腐底漆，由以下重量百分比组分制备而成：环氧树脂12～30％，石墨烯浆料5～15％，片状颜料3～10％，锌粉30～50％，填料10～20％，抗流挂助剂2～6％，稀释剂10～25％。本发明中的石墨烯改性锌粉防腐底漆施工性能、常规机械性能良好，同时具有优异的防腐性能。

Description

一种石墨烯改性锌粉防腐底漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料及聚合物复合材料技术领域，特别是，涉及一种石墨烯改性锌粉防腐底漆及其制备方法。
背景技术
环氧富锌涂料是一种经典的防腐涂料，能够对钢铁产生阴极保护效应，从而达到良好防腐效果。然而环氧富锌涂料目前还有很多缺陷，如锌含量较高造成金属锌的资源浪费，涂覆后也使设备增重较大，且防腐性能还需提高，如何降低锌含量以改善工作条件以及防腐性能是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯改性锌粉防腐底漆，其利用石墨烯浆料，有效降低了锌粉含量，具有良好的施工性能和常规机械性能，同时还具有优异的防腐性。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种石墨烯改性锌粉防腐底漆，由以下重量百分比组分制备而成：
优选的，所述环氧树脂为E-44型环氧树脂、E-20型环氧树脂、E-02型环氧树脂中任一种或几种。
优选的，所述片状颜料为云母粉、玻璃鳞片、片状铝粉中的任一种或两种；所述锌粉为500目或1000目的球形锌粉。
优选的，所述填料为滑石粉、立德粉、沉淀硫酸钡中的任一种或几种。
优选的，所述抗流挂助剂为有机膨润土、气相二氧化硅、聚乙烯蜡中的任一种或几种。
优选的，所述稀释剂为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、丁醇中任一种或几种。
优选的，所述石墨烯浆料由石墨烯粉末、分散剂、二甲苯和丁醇组成，石墨烯固体含量为10％。
优选的，所述石墨烯浆料中，石墨烯粉末为3～10层高纯石墨烯粉末，所述分散剂为7163A型分散剂，所述二甲苯和丁醇的体积比为4:1。
本发明还涉及一种石墨烯改性锌粉防腐底漆的制备方法，包括：
S101.石墨烯浆料的准备：将分散剂加入二甲苯和丁醇组成的混合溶剂中并搅拌均匀，然后加入石墨烯粉末，搅拌后超声波分散，即得；
S102.其它组分准备：按照配比准备环氧树脂、石墨烯浆料、片状颜料、锌粉、填料、抗流挂助剂和稀释剂；
S103.混合制备：将环氧树脂与稀释剂混合均匀后，加入片状颜料、填料和抗流挂助剂，搅拌使混合均匀后，研磨至细度达到50μm以下，然后加入石墨烯浆料与锌粉并高速搅拌，搅拌结束后过滤即得。
进一步的，所述步骤S101中，石墨烯浆料的准备具体为：将分散剂加入二甲苯和丁醇组成的混合溶剂中并搅拌均匀，然后加入石墨烯粉末，搅拌0.5～1h，搅拌速度为250～350r/min，再以超声波分散仪进行分散，分散条件为超声8s、间歇20s、超声总时间为2h，分散时以循环水冷却，使浆料温度保持在25±3℃。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明石墨烯改性锌粉防腐底漆中利用石墨烯替代部分锌粉，有效降低了锌粉含量，并提高了防腐底漆的耐盐雾性能；
2、本发明利用石墨烯优异的机械性能实现对涂层的增强增韧，提高了涂层的机械性能；
3、本发明利用对石墨烯预分散制备石墨烯浆料，解决了石墨烯较易团聚、分散困难、分散稳定性不佳等问题，保证了石墨烯改性锌粉防腐底漆良好的稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明下述实施例中所用的原材料除另有说明外均为市售工业用品，均可通过商业渠道购得。
本发明涉及一种石墨烯改性锌粉防腐底漆，由以下重量百分比组分制备而成：环氧树脂12～30％，石墨烯浆料5～15％，片状颜料3～10％，锌粉30～50％，填料10～20％，抗流挂助剂2～6％，稀释剂10～25％。
优选的，所述环氧树脂为E-44型环氧树脂、E-20型环氧树脂、E-02型环氧树脂中任一种或几种。所述片状颜料为云母粉、玻璃鳞片、片状铝粉中的任一种或两种；所述锌粉为500目或1000目的球形锌粉。所述填料为滑石粉、立德粉、沉淀硫酸钡中的任一种或几种。所述抗流挂助剂为有机膨润土、气相二氧化硅、聚乙烯蜡中的任一种或几种。所述稀释剂为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、丁醇中任一种或几种。所述石墨烯浆料由石墨烯粉末、分散剂、二甲苯和丁醇组成，石墨烯固体含量为10％。所述石墨烯浆料中，石墨烯粉末为3～10层高纯石墨烯粉末，所述分散剂为7163A型分散剂，所述3～10层高纯石墨烯粉末由中海油常州涂料化工研究院有限公司制备，所述7163A型分散剂由中海油常州涂料化工研究院有限公司合成；所述二甲苯和丁醇的体积比为4:1。
实施例1
制备石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-1
1.1、制备石墨烯浆料
将1g 7163A型分散剂加入44g二甲苯和丁醇组成的混合溶剂(二甲苯与丁醇的体积比为4:1)中并搅拌均匀，然后加入5g 3～10层高纯石墨烯粉末，搅拌0.5h，搅拌速度为300r/min，再以超声波分散仪进行分散，分散条件为超声8s、间歇20s、超声总时间为2h，分散时以循环水冷却，使浆料温度保持在25±3℃，制得石墨烯浆料，备用。
表1、石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-1各组分配比表
1.2、石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-1的混合制备
按照表1中配比，将环氧树脂与稀释剂混合均匀后，加入片状颜料、填料和抗流挂助剂，开启搅拌，搅拌速度为400r/min，搅拌30min，混合均匀后，用卧式砂磨机进行研磨，研磨至细度达到50μm以下，然后加入石墨烯浆料与锌粉并高速搅拌，搅拌速度为1500r/min，搅拌1h，搅拌结束后过80目滤网，即得石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-1。
实施例2
制备石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-2
2.1、制备石墨烯浆料
将1.5g 7163A型分散剂加入43.5g二甲苯和丁醇组成的混合溶剂(二甲苯与丁醇的体积比为4:1)中并搅拌均匀，然后加入5g 3～10层高纯石墨烯粉末，搅拌1h，搅拌速度为250r/min，再以超声波分散仪进行分散，分散条件为超声8s、间歇20s、超声总时间为2h，分散时以循环水冷却，使浆料温度保持在25±3℃，制得石墨烯浆料，备用。
表2、石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-2各组分配比表
2.2、石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-2的混合制备
按照表2中配比，将环氧树脂与稀释剂混合均匀后，加入片状颜料、填料和抗流挂助剂，开启搅拌，搅拌速度为400r/min，搅拌30min，混合均匀后，用卧式砂磨机进行研磨，研磨至细度达到50μm以下，然后加入石墨烯浆料与锌粉并高速搅拌，搅拌速度为2000r/min，搅拌1h，搅拌结束后过80目滤网，即得石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-2。
实施例3
制备石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-3
3.1、制备石墨烯浆料
将0.5g 7163A型分散剂加入44.5g二甲苯和丁醇组成的混合溶剂(二甲苯与丁醇的体积比为4:1)中并搅拌均匀，然后加入5g 3～10层高纯石墨烯粉末，搅拌1h，搅拌速度为350r/min，再以超声波分散仪进行分散，分散条件为超声8s、间歇20s、超声总时间为2h，分散时以循环水冷却，使浆料温度保持在25±3℃，制得石墨烯浆料，备用。
表3、石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-3各组分配比表
组分 名称 含量(g)
环氧树脂 E-02型环氧树脂 20
石墨烯浆料 石墨烯浆料 8
片状颜料 片状铝粉 4
锌粉 500目球形锌粉 36
填料 沉淀硫酸钡 12
抗流挂助剂 聚乙烯蜡 4
稀释剂 丙二醇甲醚醋酸酯 16
3.2、石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-3的混合制备
按照表3中配比，将环氧树脂与稀释剂混合均匀后，加入片状颜料、填料和抗流挂助剂，开启搅拌，搅拌速度为400r/min，搅拌30min，混合均匀后，用卧式砂磨机进行研磨，研磨至细度达到50μm以下，然后加入石墨烯浆料与锌粉并高速搅拌，搅拌速度为1200r/min，搅拌1h，搅拌结束后过80目滤网，即得石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-3。
实施例4
制备石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-4
4.1、制备石墨烯浆料
将1g 7163A型分散剂加入44g二甲苯和丁醇组成的混合溶剂(二甲苯与丁醇的体积比为4:1)中并搅拌均匀，然后加入5g 3～10层高纯石墨烯粉末，搅拌1h，搅拌速度为250r/min，再以超声波分散仪进行分散，分散条件为超声8s、间歇20s、超声总时间为2h，分散时以循环水冷却，使浆料温度保持在25±3℃，制得石墨烯浆料，备用。
表4、石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-4各组分配比表
4.2、石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-4的混合制备
按照表4中配比，将环氧树脂与稀释剂混合均匀后，加入片状颜料、填料和抗流挂助剂，开启搅拌，搅拌速度为400r/min，搅拌30min，混合均匀后，用卧式砂磨机进行研磨，研磨至细度达到50μm以下，然后加入石墨烯浆料与锌粉并高速搅拌，搅拌速度为2000r/min，搅拌1h，搅拌结束后过80目滤网，即得石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-4。
实施例5
制备石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-5
5.1、制备石墨烯浆料
将1g 7163A型分散剂加入44g二甲苯和丁醇组成的混合溶剂(二甲苯与丁醇的体积比为4:1)中并搅拌均匀，然后加入5g 3～10层高纯石墨烯粉末，搅拌1h，搅拌速度为350r/min，再以超声波分散仪进行分散，分散条件为超声8s、间歇20s、超声总时间为2h，分散时以循环水冷却，使浆料温度保持在25±3℃，制得石墨烯浆料，备用。
表5、石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-5各组分配比表
5.2、石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-5的混合制备
按照表5中配比，将环氧树脂与稀释剂混合均匀后，加入片状颜料、填料和抗流挂助剂，开启搅拌，搅拌速度为400r/min，搅拌30min，混合均匀后，用卧式砂磨机进行研磨，研磨至细度达到50μm以下，然后加入石墨烯浆料与锌粉并高速搅拌，搅拌速度为1200r/min，搅拌1h，搅拌结束后过80目滤网，即得石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-5。
实施例6
性能对比试验
采用本发明实施例1～5制备的石墨烯改性锌粉防腐底漆Q-1～Q-5和一种市售普通环氧富锌涂料分别制备膜厚为20±5μm的漆膜并进行检测(除盐雾外其它性能)和膜厚为90±10μm的漆膜并进行盐雾检测，获得检测数据对比表6如下：
表6、检测数据对比表
结合上表6可以看出，在相同漆膜厚度的条件下，本发明中制备方法获得的石墨烯改性锌粉防腐底漆抗冲击强度和柔韧性均优于市售环氧富锌涂料，耐盐雾性也远远优于市售环氧富锌涂料。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨烯改性锌粉防腐底漆，其特征在于，由以下重量百分比组分制备而成：
2.如权利要求1所述的石墨烯改性锌粉防腐底漆，其特征在于，所述环氧树脂为E-44型环氧树脂、E-20型环氧树脂、E-02型环氧树脂中任一种或几种。
3.如权利要求1所述的石墨烯改性锌粉防腐底漆，其特征在于，所述片状颜料为云母粉、玻璃鳞片、片状铝粉中的任一种或两种；所述锌粉为500目或1000目的球形锌粉。
4.如权利要求1所述的石墨烯改性锌粉防腐底漆，其特征在于，所述填料为滑石粉、立德粉、沉淀硫酸钡中的任一种或几种。
5.如权利要求1所述的石墨烯改性锌粉防腐底漆，其特征在于，所述抗流挂助剂为有机膨润土、气相二氧化硅、聚乙烯蜡中的任一种或几种。
6.如权利要求1所述的石墨烯改性锌粉防腐底漆，其特征在于，所述稀释剂为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、丁醇中任一种或几种。
7.如权利要求1～6任一项所述的石墨烯改性锌粉防腐底漆，其特征在于，所述石墨烯浆料由石墨烯粉末、分散剂、二甲苯和丁醇组成，石墨烯固体含量为10％。
8.如权利要求7所述的石墨烯改性锌粉防腐底漆，其特征在于，所述石墨烯浆料中，石墨烯粉末为3～10层高纯石墨烯粉末，所述分散剂为7163A型分散剂，所述二甲苯和丁醇的体积比为4:1。
9.权利要求8所述石墨烯改性锌粉防腐底漆的制备方法，包括：
S101.石墨烯浆料的准备：将分散剂加入二甲苯和丁醇组成的混合溶剂中并搅拌均匀，然后加入石墨烯粉末，搅拌后超声波分散，即得；
S102.其它组分准备：按照配比准备环氧树脂、石墨烯浆料、片状颜料、锌粉、填料、抗流挂助剂和稀释剂；
S103.混合制备：将环氧树脂与稀释剂混合均匀后，加入片状颜料、填料和抗流挂助剂，搅拌使混合均匀后，研磨至细度达到50μm以下，然后加入石墨烯浆料与锌粉并高速搅拌，搅拌结束后过滤即得。
10.如权利要求9所述的石墨烯改性锌粉防腐底漆的制备方法，其特征在于，所述步骤S101中，石墨烯浆料的准备具体为：将分散剂加入二甲苯和丁醇组成的混合溶剂中并搅拌均匀，然后加入石墨烯粉末，搅拌0.5～1h，搅拌速度为250～350r/min，再以超声波分散仪进行分散，分散条件为超声8s、间歇20s、超声总时间为2h，分散时以循环水冷却，使浆料温度保持在25±3℃。
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