CN107603418A - 在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，由涂料A和涂料B混合而成；涂料A主要成分和重量百分比为环氧树脂10～40%、石墨烯0.5～2%、金属渗透剂0.2～2%、防沉剂0.1～2%、颜填料40～70%、溶剂8～22%，涂料B成分和重量百分比为胺类固化剂10～100%、溶剂0～90%；涂料A与涂料B分别包装，其混合比例根据施工需要确定。本发明涂料在锈蚀等级为A级的钢结构表面、表面处理等级为Sa2.5的基材上、未进行喷砂抛丸处理的钢结构表面上涂装，涂膜附着力在10Mpa以上；在锈蚀等级为B级的钢结构表面涂装，涂膜附着力在7Mpa以上；具有超强的耐盐雾性能，满足各种钢结构涂装施工要求。

Description

在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料

技术领域

本发明涉及制漆技术及涂料施工领域的在钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，具体涉及一种由改性环氧树脂、石墨烯、金属渗透剂等材料组成的石墨烯渗透防腐涂料，尤其是在表面处理等级为Sa1.0级、表面不做喷砂抛丸处理，仅除油除锈的钢材上以及锈蚀等级分别为A级、B级钢材等低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料。

背景技术

近年来，随着重工业的不断发展，大型工程对防腐涂料的要求越来越高。传统的重防腐涂料如环氧富锌涂料等因其施工上的局限性，已越来越满足不了现代防腐涂装的施工技术要求，其主要技术短板体现在涂料分层、沉淀现象明显，施工时不易搅匀等；而且，其对基材处理要求高，必须在Sa2.5的表面处理等级条件下施工才能发挥涂料性能，基本不能在表面处理等级为Sa1.0级、表面不做喷砂抛丸处理，仅除油除锈的钢材上以及锈蚀等级分别为A级、B级钢材上进行涂装；还有，喷涂过程中由于锌粉含量过高，容易产生“堵枪”现象；故，现有的重防腐涂料不能满足等低表面处理等级钢结构上的涂装需要。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明旨在解决传统重防腐涂料对被涂基材处理要求必须在Sa2.5等级或以上要求的不便性，提供一种适用于低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，适用于各种钢铁构件表面防腐，如塔架，桥梁，电力设施，化工设备，储罐，集装箱，船舶，栅栏等，可在低表面处理等级下涂装。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，其特征在于：由涂料A和涂料B混合而成；

涂料A主要成分和重量百分比为：

涂料B成分和重量百分比为：

成分	重量百分比(％)
		胺类固化剂	10～100
溶剂	0～90

其中环氧树脂为改性环氧树脂，改性的E20、改性的E44中的任一种；

其中石墨烯是片层结构，其分子层数是1-10层中的任意一种，石墨烯的片径是3-10um；

其中金属渗透剂是：聚氧乙烯醚类渗透剂；

其中防沉剂是：流变改性蜡液、聚酰胺蜡粉、有机膨润土中的任一种；或其中任两种，或三种，以各自大于百分之零的比例混合；

其颜填料是：钛白粉、炭黑、沉淀硫酸钡、云母氧化铁灰、磷铁粉等中的任一种，或其中任两种，或其中任三种，或其中任四种，或五种，以各自大于百分之零的比例混合；

其中溶剂是：环己酮、甲基异丁基酮、二甲苯、正丁醇中的任一种，或其中任两种，或其中任三种，或四种，以各自大于百分之零的比例混合；

涂料B的胺类固化剂是：聚酰胺固化剂、酚醛胺胺固化剂、脂肪胺固化剂中的任一种，或任两种，或三种以各自大于百分之零的比例混合；

涂料B的溶剂为：环己酮、甲基异丁基酮、二甲苯、正丁醇中的任一种，或其中任两种，或其中任三种，或四种，以各自大于百分之零的比例混合；

进一步的特征是：其中涂料A还包括非离子型分散剂，其重量百分比为0.1～1％。

其中涂料A还包括附着力促进剂，附着力促进剂是：甲基硅氧烷类，其重量百分比为0.3～3％。

其中涂料A还包括氟改性有机硅氧烷类润湿剂，其重量百分比为0.1～1％。

其中涂料A还包括流平剂，流平剂是有机硅类流平剂，或含氟类流平剂中的任一种，或两种以各自大于百分之零的比例混合；其重量百分比为0.2～1％。

其中涂料A还包括流平剂，流平剂是有机硅类流平剂，或含氟类流平剂中的任一种，或两种以各自大于百分之零的比例混合；其重量百分比为0.2～1％。

所述石墨烯分子层数是1-10层中的任意一种，石墨烯的片径是3-10um。

所述石墨烯的比表面积是100-300m2/g中的任意一种，石墨烯的含水量小于1％。

涂料A与涂料B分别包装，其混合比例根据施工需要确定，通常现场配制。

本发明低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，主要由特殊改性的环氧树脂、各种胺类固化剂、石墨烯、金属渗透剂、功能性助剂、溶剂、颜填料等组成。本发明石墨烯防腐涂料具有以下特点：

(1)本涂料在锈蚀等级为A级的钢结构表面涂装，涂膜附着力在10Mpa以上；在锈蚀等级为B级的钢结构表面涂装，涂膜附着力在7Mpa以上。

(2)本涂料在钢结构表面处理等级为Sa2.5的基材上涂装，涂膜附着力在10Mpa以上；在钢结构表面处理等级为Sa1.0的基材上涂装，涂膜附着力在8Mpa以上；在钢结构表面未进行喷砂抛丸处理，仅除油除锈的基材上涂装，涂膜附着力在7Mpa以上。

(3)本涂料具有超强的耐盐雾性能。

(4)本涂料施工性能好，满足各种钢结构涂装施工要求。

(5)本涂料可在低温条件下固化。

(6)本涂料适用期长。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。其中，针对描述采用诸如上、下、左、右等说明性术语，目的在于帮助读者理解，而不旨在进行限制。

本发明石墨烯渗透防腐涂料是双组分常温自干涂料，由涂料A和涂料B混合而成；

涂料A主要成分和重量百分比为：

涂料B成分和重量百分比为：

成分	重量百分比(％)
		胺类固化剂	10～100
溶剂	0～90

其中环氧树脂为改性环氧树脂，如改性的E20、改性的E44中的任一种；

其中石墨烯是片层结构，其分子层数是1-10层中的任意一种，如3层、5层等；其中石墨烯的片径是3-10um；其中石墨烯的比表面积是100-300m2/g中的任意一种，如180m2/g，230m2/g等；其中石墨烯的含水量小于1％，如0.2、0.5等；其中石墨烯的氧含量小于3％，如1％、2.5％等；其中石墨烯的吸油值为450-750mL/100g；

其中金属渗透剂是：聚氧乙烯醚类渗透剂，如OE-35，E-1006中的一种或两种以任意比例混合。

其中防沉剂是：流变改性蜡液、聚酰胺蜡粉、有机膨润土中的任一种；或其中任两种，或三种，以各自大于百分之零的比例混合；

其颜填料是：钛白粉、炭黑、沉淀硫酸钡、云母氧化铁灰、磷铁粉等中的任一种，或其中任两种，或其中任三种，或其中任四种，或五种，以各自大于百分之零的比例混合；

其中溶剂是：环己酮、甲基异丁基酮、二甲苯、正丁醇中的任一种，或其中任两种，或其中任三种，或四种，以各自大于百分之零的比例混合；

其中分散助剂是：非离子型分散剂。

本发明的石墨烯渗透防腐涂料根据实际使用场合的需要，还可以添加如下组分，如附着力促进剂、基材润湿剂或流平剂等，以获得更优的使用性能：

其中附着力促进剂是：甲基硅氧烷类，如z-6040、BFK-D等；其重量百分比为0.3～3％；

其中基材润湿剂是：氟改性有机硅氧烷类润湿剂，如wet245、byk345等；其重量百分比为0.1～1％；

其中流平剂是：有机硅类流平剂，如Tego450，含氟类流平剂，如EFKA3600、EFKA3777等的任一种，或两种以各自大于百分之零的比例混合；其重量百分比为0.2～1％。

涂料B的胺类固化剂是：聚酰胺固化剂、酚醛胺胺固化剂、脂肪胺固化剂中的任一种，或任两种，或三种以各自大于百分之零的比例混合；

涂料B的溶剂是：二甲苯、正丁醇、环己酮、甲基异丁基酮中的一种或两种以上以任意比例混合。其重量百分比为0～90％，零含量时表示该配比中不用溶剂，涂料B只包含胺类固化剂。

涂料A与涂料B分别包装，在施工现场混合均匀，其混合比例根据施工需要确定，通常在进行配制，基本不受限制；本发明优选两组分的质量比A:B＝M:N,M、N为自然数，如8:1、10:1、20:3等。

本发明的涂料A，其环氧树脂，可以选取的含量为10％、15％、20％、25％、30％、45％、50％等，都能满足本发明的需要；石墨烯，可以选取的含量为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％等，都能满足本发明的需要；金属渗透剂，可以选取的含量为0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％等，都能满足本发明的需要；防沉剂，可以选取的含量为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％等，都能满足本发明的需要；颜填料，可以选取的含量为40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％等，都能满足本发明的需要；分散助剂，可以选取的含量为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％等，都能满足本发明的需要；溶剂，可以选取的含量为8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％等，都能满足本发明的需要。

本发明的涂料B，其胺类固化剂，可以选取的含量为20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％等，都能满足本发明的需要；溶剂，可以选取的含量为0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％等，都能满足本发明的需要。

具体实施例1：

石墨烯渗透防腐涂料的制备

A组分：

步骤一：称取作为改性环氧树脂的改性环氧树脂液267Kg，作为石墨烯的高效石墨烯2kg，作为分散剂的非离子型分散剂0.5kg，作为防沉剂的有机膨润土1.2kg，作为溶剂的二甲苯54kg，作为溶剂的正丁醇36g混合并搅拌均匀，搅拌分散10分钟，进行研磨。在转速1372转/分钟，温度28-42℃的条件下研磨45分钟，研磨浆料细度至25um，取样检测固体含量为49％，出料待用。

步骤二：称取步骤一制得的浆料153kg，作为改性环氧树脂的改性环氧树脂液52kg，作为分散剂的非离子型分散剂0.4kg，作为颜填料的钛白粉105kg，作为颜填料的云母氧化铁灰367kg混合并搅拌均匀，搅拌分散10分钟，进行研磨。在转速1500转/分钟，温度31-54℃的条件下研磨50分钟，研磨浆料细度至50um，取样检测固体含量为75％，出料待用。

步骤三：称取步骤二制备的浆料464kg，作为附着力促进剂的甲基硅氧烷类附着力促进剂3kg，作为基材润湿剂的氟改性有机硅氧烷类润湿剂2.5kg，作为流平剂的有机硅类流平剂2.5kg混合并搅拌均匀，转速1500转/分钟条件下搅拌10分钟，取样检验合格后过滤包装。

B组分，胺类固化剂的聚酰胺固化剂80kg，包装备用。

实施例2：

石墨烯渗透防腐涂料的制备

A组分：

步骤一：称取作为改性环氧树脂的改性环氧树脂液189.5Kg，作为石墨烯的高效石墨烯1.4kg，作为分散剂的非离子型分散剂0.4kg，作为防沉剂的有机膨润土0.9kg，作为溶剂的二甲苯38.3kg，作为溶剂的正丁醇25.5g混合并搅拌均匀；，搅拌分散10分钟，进行研磨。在转速1384转/分钟，温度28-42℃的条件下研磨45分钟，研磨浆料细度至25um，取样检测固体含量为50％，出料待用。

步骤二：称取步骤一制得的浆料108.6kg，作为改性环氧树脂的改性环氧树脂液36.9g，作为分散剂的非离子型分散剂0.3kg，作为颜填料的钛白粉74.5kg，作为颜填料的云母氧化铁灰260.5kg混合并搅拌均匀；，搅拌分散10分钟，进行研磨。在转速1500转/分钟，温度30-52℃的条件下研磨50分钟，研磨浆料细度至50um，取样检测固体含量为76％，出料待用。

步骤三：称取步骤二制备的浆料329.4kg，作为附着力促进剂的甲基硅氧烷类附着力促进剂2.1kg，作为基材润湿剂的氟改性有机硅氧烷类润湿剂1.8kg，作为流平剂的有机硅类流平剂1.8kg混合并搅拌均匀，转速1500转/分钟条件下搅拌10分钟，取样检验合格后过滤包装。

B组分，胺类固化剂的酚醛胺胺固化剂80kg，溶剂50kg，搅拌混合均匀，包装备用。

本发明石墨烯渗透防腐底漆，产品按GB/T3186之规定取样，引HG/T3668-2009中Ⅱ型I类有机富锌底漆标准(锌含量项目除外)如表1，对漆料进行检测

表1HG/T3668-2009中Ⅱ型I类技术指标

表2实例1、实例2样品检验结果

本发明不是富锌底漆，所以无锌含量检测标准。其它标准均达到或超过HG/T3668-2009中Ⅱ型I类标准。

本发明石墨烯渗透防腐涂料实例1，实例2在处理等级为Sa1.0级、以及表面不做喷砂抛丸处理，仅除油除锈的基材(后称未打磨基材)按照GB/T5210-2006做附着力测试。

表3实例1、实例2样品附着力测试结果。

	实例1	实例2
			Sa1.0级基材	8.5MPa	9.4MPa
未打磨基材	7.6MPa	8.1MPa

从表3中可看出，本发明石墨烯渗透防腐涂料涂覆在表面处理Sa1.0级基材上附着力达到8MPa以上，涂覆在未打磨基材上附着力达到7MPa以上。

本发明石墨烯渗透防腐涂料实例1，实例2在按照标准GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中钢材锈蚀等级评定为A级和B级的基材上按照GB/T5210-2006做附着力测试。

表4实例1、实例2样品附着力测试结果。

	实例1	实例2
			A级钢材	11.2MPa	10.5MPa
B级钢材	7.3MPa	7.7MPa

从表4中可看出，本发明石墨烯渗透防腐涂料涂覆在锈蚀等级为A级基材上附着力达到10MPa以上，涂覆在锈蚀等级为B级基材上附着力达到7MPa以上。

本发明石墨烯渗透防腐涂料施工参考：

(1)喷涂前，请务必做好工件清洗等前处理工序，要保持工件无油无锈、干净干燥。请将A组分和B组分按规定比例混合后搅拌均匀，用石墨烯渗透底漆专用稀释剂作为稀释剂，稀释比例约为原漆的10-20％，调整施工粘度为25-35s，放置10min后涂装。

(2)涂装方法采用高压无气喷涂机喷涂施工，喷涂压力：0.4-0.8MPa枪距：0.2-0.4m多次喷涂厚度为70-100μm。

(3)施工过程中，若漆液有粗粒可用120目滤布进过滤。

本发明的涂料固化条件为常温自然固化，固化温度在5℃以上，能满足实际需要，实现本发明目的。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，其特征在于： 由涂料A和涂料B混合而成；

涂料A主要成分和重量百分比为：

成分 重量百分比（%） 环氧树脂 10～40 石墨烯 0.5～2 金属渗透剂 0.2～2 防沉剂 0.1～2 颜填料 40～70 溶剂 8～22

涂料B成分和重量百分比为：

成分 重量百分比（%） 胺类固化剂 10～100 溶剂 0～90

其中环氧树脂为改性环氧树脂，改性的E20、改性的E44中的任一种；

其中石墨烯是片层结构，其分子层数是1-10层中的任意一种，石墨烯的片径是3-10um；

其中金属渗透剂是：聚氧乙烯醚类渗透剂；

其中防沉剂是：流变改性蜡液、聚酰胺蜡粉、有机膨润土中的任一种；或其中任两种，或三种，以各自大于百分之零的比例混合；

其颜填料是：钛白粉、炭黑、沉淀硫酸钡、云母氧化铁灰、磷铁粉等中的任一种，或其中任两种，或其中任三种，或其中任四种，或五种，以各自大于百分之零的比例混合；

其中溶剂是：环己酮、甲基异丁基酮、二甲苯、正丁醇中的任一种，或其中任两种，或其中任三种，或四种，以各自大于百分之零的比例混合；

涂料B的胺类固化剂是：聚酰胺固化剂、酚醛胺胺固化剂、脂肪胺固化剂中的任一种，或任两种，或三种以各自大于百分之零的比例混合；

涂料B的溶剂为：环己酮、甲基异丁基酮、二甲苯、正丁醇中的任一种，或其中任两种，或其中任三种，或四种，以各自大于百分之零的比例混合。

2.根据权利要求1所述在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，其特征在于：其中涂料A还包括非离子型分散剂，其重量百分比为0.1～1%。

3.根据权利要求1或2所述在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，其特征在于：其中涂料A还包括附着力促进剂，附着力促进剂是：甲基硅氧烷类，其重量百分比为0.3～3%。

4.根据权利要求1—3任一所述在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，其特征在于：其中涂料A还包括氟改性有机硅氧烷类润湿剂，其重量百分比为0.1～1%。

5.根据权利要求1或2所述在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，其特征在于：其中涂料A还包括流平剂，流平剂是有机硅类流平剂，或含氟类流平剂中的任一种，或两种以各自大于百分之零的比例混合；其重量百分比为0.2～1%。

6.根据权利要求4所述在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，其特征在于：其中涂料A还包括流平剂，流平剂是有机硅类流平剂，或含氟类流平剂中的任一种，或两种以各自大于百分之零的比例混合；其重量百分比为0.2～1%。

7.根据权利要求1或2所述在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，其特征在于：石墨烯分子层数是1-10层中的任意一种，石墨烯的片径是3-10um。

8.根据权利要求7所述在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，其特征在于：石墨烯的比表面积是100-300m2/g中的任意一种，石墨烯的含水量小于1%。

9.根据权利要求1或2所述在低表面处理等级钢结构上涂装的石墨烯防腐涂料，其特征在于：涂料A与涂料B分别包装，其混合比例根据施工需要确定。