CN108690463A - 一种石墨烯环氧重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及防腐涂料技术领域，具体公开一种石墨烯环氧重防腐涂料及其制备方法。本发明包括A组分和B组分，其特征在于：所述A组分按重量份数计，包括以下组分：环氧树脂：13‑19份，环保助溶剂：1‑3份，石墨烯粉：1‑2份，磷铁粉：10‑50份，锌粉：25‑30份，分散剂：0.5‑1份，消泡剂：0.5‑1份，防闪锈助剂：0.2‑0.3份；所述B组分按重量份数计，包括以下组分：环保助溶剂：1‑3份，固化剂：8‑10份。本发明的品锌粉含量不高于30％，在耐盐雾性、附着力等性能超过溶剂型涂料性能。

Description

一种石墨烯环氧重防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防腐涂料技术领域，尤其涉及一种石墨烯环氧重防腐涂料及其制备方法。
背景技术
伴随着中国经济多年来的持续快速发展,中国已成为世界第二大经济体，但也带来了其巨大的防腐需求，尤其是在重防腐领域，中国依然成为了世界上最大的钢铁生产和使用国，最大的集装箱制造国和出口国，最大的船舶制造国，而钢铁的防腐是其使用必然要考虑的，尤其是在海洋防腐。作为重防腐的重要领域，集装箱、船舶、海上设备机械、大型的桥梁等钢铁设备，为保证其良好的耐腐蚀性，多采用环氧富锌体系，以保证其使用寿命。
因此，重防腐领域形成了巨大的市场，近几年产能逐步上升，尤其是在2008年经济危机之后，中国的集装箱和船舶制造处于绝对的领先地位，因此，国内的重防腐市场巨大。
然而，随着环保政策的收紧，溶剂型涂料等有污染的涂料市场越来越小，取而代之的是环保的水性涂料。而水性环氧富锌中富含的锌粉对施工者身体危害较大，因此，开发低锌甚或无锌的重防腐水性涂料就成了当代中国涂料人的使命。
发明内容
针对现有水性涂料中锌含量过高等问题，本发明提供一种石墨烯环氧重防腐涂料及其制备方法。
以及，本发明还提供一种石墨烯环氧重防腐涂料的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种石墨烯环氧重防腐涂料，包括A组分和B组分，所述A组分按重量份数计，包括以下组分：环氧树脂：13-19份，环保助溶剂：1-3份，石墨烯粉：1-2份，磷铁粉：10-50份，锌粉：25-30份，分散剂：0.5-1份，消泡剂：0.5-1份，防闪锈助剂：0.2-0.3份，去离子水：1-6份；
所述B组分按重量份数计，包括以下组分：环保助溶剂：1-3份，固化剂：8-10份，去离子水：1-3份。
相对于现有技术，本发明提供的石墨烯环氧重防腐涂料中，锌粉含量为30％左右，耐冲击、耐水性、耐温性、抗划伤、储存期等性能达到了锌含量为80wt％的溶剂型环氧富锌底漆的性能，同时在附着力、耐盐雾性、防沉性能比锌含量为80wt％的溶剂型的性能优异，且VOC含量低，也不含重金属，更加利于人身健康。
具体的，优选地，一种石墨烯环氧重防腐涂料，包括A组分和B组分，所述A组分按重量份数计，包括以下组分：环氧树脂：13.2份，环保助溶剂：1.5份，石墨烯粉：1份，磷铁粉：50份，锌粉：25份，分散剂：0.5份，消泡剂：0.5份，防闪锈助剂：0.2份，去离子水：3.9份；
所述B组分按重量份数计，包括以下组分：环保助溶剂：1.5份，固化剂：8份，去离子水：1份。
优选地，所述环氧树脂的分子量为2000-5000；所述环氧树脂的平均官能度为2.5-4。
环氧树脂选择低分子量且高分子活性，在固化剂接触后能快速反应，由于水的位隔效应，在水存在时环氧树脂与固化剂之间反应并不迅速，可以保证优异的施工活化期，在喷涂完毕水分挥发之后，活性单体承担反应溶剂，环氧树脂与固化剂活性单体会快速反应，从而在活化期和施工效率上完美结合。更进一步的，低分子量环氧树脂由相反转技术制得，同时其分子中含有亲水的羟基和醚键，使其能在常温下快速交联(保持较高的反应活性)聚合形成致密网状结构，分子之间互相作用使溶剂无法有效渗透，从而在高温高湿环境中长期使用而不会发生溶解脱落。
优选地，所述环保助溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的至少一种。
所述石墨烯粉的电导率为49000-51000S/m。
优选地，所述消泡剂为矿物油消泡剂、硅类消泡剂中的一种。
矿物油消泡剂、硅类消泡剂消泡速度快、抑泡时间长、分散效果好，理化性质稳定，不与发泡体系中物质产生反应，不影响产品品质。
所述防闪锈助剂为阳离子盐类防闪锈助剂。
优选地，所述分散剂为聚氨酯分散剂、丙烯酸分散剂、炔醇分散剂中的一种。
所述固化剂为脂肪胺固化剂或聚酰胺固化剂中的一种。
相对于现有技术，本发明采用低分子量且高分子活性的环氧树脂为成膜物质，选择脂肪胺固化剂或聚酰胺固化剂为固化剂，环氧树脂在固化剂接触后能快速反应，同时其分子中含有亲水的羟基和醚键，使其能在常温下快速交联(保持较高的反应活性)聚合形成致密网状结构，分子之间互相作用使溶剂无法有效渗透，从而在高温高湿环境中长期使用而不会发生溶解脱落，保证涂料具有优异的附着力，同时采用矿物油消泡剂、硅类消泡剂，使反应体系稳定，分散效果好，采用具有优异的导电性能石墨粉与磷铁粉混合使用，会将磷铁粉的导电率提高到半导体的水平，在此导电率下，涂料使用过程中，产生的静电就会被很快导出，从而预防危险的产生。
本发明中利用环氧树脂、固化剂、石墨烯等各组分之间相互协同作用，达到本发明提供的石墨烯环氧重防腐涂料中锌粉含量均低于30wt％，耐冲击为50kg，附着力为0级，耐水性30d，耐盐雾性2500h，VOC含量5％。
进一步地，本发明还提供一种石墨烯环氧重防腐涂料的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤b、按照A组分的配比，将所述环氧树脂、环保助溶剂、分散剂、石墨烯、消泡剂、锌粉、磷铁粉、防闪锈助剂、去离子水进行混料处理，得到A组分；
步骤c、按照B组分的配比，将所述固化剂、环保助溶剂、去离子水进行混料处理，得到B组分处理。
相对于现有技术，本发明提供的石墨烯环氧重防腐涂料的制备方法，制备工艺简单，过程容易控制，适用于大规模工业化生产，且以A组分、B组分的双组份形式保存，延长保存时间。
具体的，优选地，所述步骤b中，混料处理的具体过程为：将所述环氧树脂、环保助溶剂、去离子水以400-600rpm的速度搅拌8-12min，再加入分散剂、石墨烯、消泡剂以400-600rpm的速度搅拌8-12min，再加入锌粉、磷铁粉以900-1100rpm的速度搅拌13-17min，最后加入防闪锈助剂以900-1100rpm的速度搅拌8-12min。
混合过程中，体系粘度较大，以400-600rpm的低速搅拌，不容易将气泡搅入体系，高速搅拌容易引入气泡，粘度大时，气泡不容易析出，会影响成膜性能，所以环氧树脂、环保助溶剂混合过程以及加入分散剂、石墨烯、消泡剂的混合过程中选择低速；混料搅拌900-1100rpm的高速率时有助于分散，因此加入锌粉、磷铁粉的混合过程以及加入防闪锈助剂的混合过程中采取高速搅拌。
优选地，所述步骤c中，混料处理的具体过程为：将固化剂、环保助溶剂、去离子水以400-600rpm的速度搅拌13-17min。
固化剂、环保助溶剂混合过程中，体系粘度较大，以400-600rpm的低速搅拌，不容易将气泡搅入体系，高速搅拌容易引入气泡，粘度大时，气泡不容易析出，会影响成膜性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种石墨烯环氧重防腐涂料，包括A组分和B组分，所述A组分按重量份数计，包括以下组分：环氧树脂：13.2份，环保助溶剂：1.5份，石墨烯粉：1份，磷铁粉：50份，锌粉：25份，分散剂：0.5份，消泡剂：0.5份，防闪锈助剂：0.2份，去离子水：3.9份；
所述B组分按重量份数计，包括以下组分：环保助溶剂：1.5份，固化剂：8份，去离子水：1份。
上述水性环氧树脂为AFG-90MH，环保助溶剂为质量比为1：1的丙二醇甲醚与丙二醇丁醚的混合物，石墨烯粉选自重庆元石石墨烯技术有限公司，磷铁粉选自尚诺化工，分散剂为BYK190，消泡剂为质量比为1：2的Tego902W与Tego810的混合物，防闪锈助剂为ED617F，固化剂为613环氧固化剂。
上述石墨烯环氧重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤b、按照A组分的配比，将所述环氧树脂、环保助溶剂、去离子水以500rpm的速度搅拌10min，再加入分散剂、石墨烯、消泡剂以500rpm的速度搅拌10min，再加入锌粉、磷铁粉以1000rpm的速度搅拌15min，最后加入防闪锈助剂以1000rpm的速度搅拌10min，得到A组分；
步骤c、按照B组分的配比，将固化剂、环保助溶剂、去离子水以500rpm的速度搅拌15min，得到B组分。
实施例2
本发明实施例提供一种石墨烯环氧重防腐涂料，包括A组分和B组分，所述A组分按重量份数计，包括以下组分：环氧树脂：15份，环保助溶剂：1份，石墨烯粉：2份，磷铁粉：40份，锌粉：30份，分散剂：0.7份，消泡剂：0.7份，防闪锈助剂：0.3份，去离子水：1.5份；
所述B组分按重量份数计，包括以下组分：环保助溶剂：3份，固化剂：10份，去离子水：1.5份。
上述水性环氧树脂为AFG-90MH，环保助溶剂为质量比为1：1：1的二丙二醇甲醚、丙二醇丁醚与二丙二醇丁醚的混合物，石墨烯粉选自重庆元石石墨烯技术有限公司，磷铁粉选自尚诺化工，分散剂为BYK190，消泡剂为质量比为1：2的BYK024与A10的混合物，防闪锈助剂为ED617F，固化剂为350A环氧固化剂。
上述石墨烯环氧重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤b、按照A组分的配比，将所述环氧树脂、环保助溶剂、去离子水以400rpm的速度搅拌12min，再加入分散剂、石墨烯、消泡剂以600rpm的速度搅拌8min，再加入锌粉、磷铁粉以1100rpm的速度搅拌13min，最后加入防闪锈助剂以900rpm的速度搅拌12min，得到A组分；
步骤c、按照B组分的配比，将固化剂、环保助溶剂、去离子水以600rpm的速度搅拌13min，得到B组分。
实施例3
本发明实施例提供一种石墨烯环氧重防腐涂料，包括A组分和B组分，所述A组分按重量份数计，包括以下组分：环氧树脂：19份，环保助溶剂：3份，石墨烯粉：1.5份，磷铁粉：35份，锌粉：28份，分散剂：1份，消泡剂：1份，防闪锈助剂：0.25份，去离子水：6份；
所述B组分按重量份数计，包括以下组分：环保助溶剂：1份，固化剂：9份，去离子水：3份。
上述水性环氧树脂为AFG-90MH，环保助溶剂为质量比为2：1的二丙二醇甲醚与丙二醇甲醚的混合物，石墨烯粉选自重庆元石石墨烯技术有限公司，磷铁粉选自尚诺化工，分散剂为BYK190，消泡剂为质量比为2：1的BYK024与Tego810的混合物，防闪锈助剂为ED617F，固化剂为350A环氧固化剂。
上述石墨烯环氧重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分；
步骤b、按照A组分的配比，将所述环氧树脂、环保助溶剂、去离子水以600rpm的速度搅拌8min，再加入分散剂、石墨烯、消泡剂以400rpm的速度搅拌12min，再加入锌粉、磷铁粉以900rpm的速度搅拌17min，最后加入防闪锈助剂以1100rpm的速度搅拌8min，得到A组分；
步骤c、按照B组分的配比，将固化剂、环保助溶剂、去离子水以400rpm的速度搅拌17min，得到B组分。
对比例1
选自溶剂型环氧富锌底漆，其中锌含量为80wt％。
为了更好的说明本发明实施例提供的石墨烯环氧重防腐涂料的特性，下面将实施例1、2、3制备的石墨烯环氧重防腐涂料与对比例1提供的底漆分别取100g，进行性能检测，性能检测结果如下表1所示。
表1性能检测结果
实施例1-3提供的石墨烯环氧重防腐涂料中锌粉含量均低于30wt％，从表1可以看出，本发明提供的石墨烯环氧重防腐涂料耐冲击、耐水性、耐温性、抗划伤、储存期等性能达到了锌含量为80wt％的溶剂型环氧富锌底漆的性能，同时在附着力、耐盐雾性、防沉性能比锌含量为80wt％的溶剂型的性能优异，且VOC含量低。
在温度80℃，相对湿度50％的条件下进行施工，采用刷涂的方式进行涂装，相对比对比例1来说，本发明提供的实施例1流平速度快，表干快，润湿能力好；采用喷涂的方式进行涂装，相对比对比例1来说，本发明提供的实施例1喷涂效率高，流挂好，喷雾时分散效果好，喷涂均匀，已达到溶剂型效果，表干速度比溶剂型更佳，流平相当，最重要的是喷雾对人体无化学伤害。
本发明提供的石墨烯环氧重防腐涂料热储半月无明显结块，轻微搅拌即可均匀，在防沉性上好于对比溶剂型产品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种石墨烯环氧重防腐涂料，包括A组分和B组分，其特征在于：所述A组分按重量份数计，包括以下组分：环氧树脂：13-19份，环保助溶剂：1-3份，石墨烯粉：1-2份，磷铁粉：10-50份，锌粉：25-30份，分散剂：0.5-1份，消泡剂：0.5-1份，防闪锈助剂：0.2-0.3份，去离子水：1-6份；
所述B组分按重量份数计，包括以下组分：环保助溶剂：1-3份，固化剂：8-10份，去离子水：1-3份。
2.如权利要求1所述的石墨烯环氧重防腐涂料，包括A组分和B组分，其特征在于：所述A组分按重量份数计，包括以下组分：环氧树脂：13.2份，环保助溶剂：1.5份，石墨烯粉：1份，磷铁粉：50份，锌粉：25份，分散剂：0.5份，消泡剂：0.5份，防闪锈助剂：0.2份，去离子水：3.9份；
所述B组分按重量份数计，包括以下组分：环保助溶剂：1.5份，固化剂：8份，去离子水：1份。
3.如权利要求1-2任一项所述的石墨烯环氧重防腐涂料，其特征在于：所述环氧树脂的分子量为2000-5000；和/或
所述环氧树脂的平均官能度为2.5-4。
4.如权利要求1-2任一项所述的石墨烯环氧重防腐涂料，其特征在于：所述环保助溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的至少一种；和/或
所述石墨烯粉的电导率为49000-51000S/m。
5.如权利要求1-2任一项所述的石墨烯环氧重防腐涂料，其特征在于：所述消泡剂为矿物油消泡剂、硅类消泡剂中的一种；和/或
所述防闪锈助剂为阳离子盐类防闪锈助剂。
6.如权利要求1-2任一项所述的石墨烯环氧重防腐涂料，其特征在于：所述分散剂为聚氨酯分散剂、丙烯酸分散剂、炔醇分散剂中的一种。
所述固化剂为脂肪胺固化剂或聚酰胺固化剂中的一种。
7.一种石墨烯环氧重防腐涂料的制备方法，其特征在于：至少包括以下步骤：
步骤a、按照如权利要求1～6任一项所述的原料配比称取各组分；
步骤b、按照A组分的配比，将所述环氧树脂、环保助溶剂、分散剂、石墨烯、消泡剂、锌粉、磷铁粉、防闪锈助剂、去离子水进行混料处理，得到A组分；
步骤c、按照B组分的配比，将所述固化剂、环保助溶剂、去离子水进行混料处理，得到B组分处理。
8.如权利要求7所述的石墨烯环氧重防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，混料处理的具体过程为：将所述环氧树脂、环保助溶剂、去离子水以400-600rpm的速度搅拌8-12min，再加入分散剂、石墨烯、消泡剂以400-600rpm的速度搅拌8-12min，再加入锌粉、磷铁粉以900-1100rpm的速度搅拌13-17min，最后加入防闪锈助剂以900-1100rpm的速度搅拌8-12min。
9.如权利要求7所述的石墨烯环氧重防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤c中，混料处理的具体过程为：将固化剂、环保助溶剂、去离子水以400-600rpm的速度搅拌13-17min。
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