CN110128916A - 一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110128916A
CN110128916A CN201910472163.2A CN201910472163A CN110128916A CN 110128916 A CN110128916 A CN 110128916A CN 201910472163 A CN201910472163 A CN 201910472163A CN 110128916 A CN110128916 A CN 110128916A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
microgel
preparation
agent
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910472163.2A
Other languages
English (en)
Inventor
胡新军
马小燕
黄志雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan University of Science and Engineering
Original Assignee
Sichuan University of Science and Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan University of Science and Engineering filed Critical Sichuan University of Science and Engineering
Priority to CN201910472163.2A priority Critical patent/CN110128916A/zh
Publication of CN110128916A publication Critical patent/CN110128916A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints

Abstract

本发明公开了一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法，以大片氧化石墨烯水溶液为原料，加入还原剂自组装成石墨烯微凝胶；采用改性剂对石墨烯微凝胶进行改性；改性后的石墨烯微凝胶、环氧树脂、固化剂和消泡剂混合后浇筑得到高防腐性能的石墨烯/环氧鳞片防腐涂层。本发明采用石墨烯微凝胶‑改性剂改性‑浇筑成型的方法制备石墨烯鳞片防腐涂层，该工艺简单、成本低，适合大规模工业化生产。

Description

一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法
技术领域
本发明属于鳞片防腐涂料制备领域，尤其涉及一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法。
背景技术
环氧树脂通常是指在分子链中含有两个或两个以上环氧基的高分子材料，它的主链一般是以芳香族、脂环族或脂肪族链段为主，同时在主链上还带有环氧基和其他含氧基团，通过环氧基与固化剂(主要包括脂肪胺、聚酰胺和腰果酚等)反应形成的高分子低聚体。作为热固化树脂，环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨蚀性、力学性能、化学稳定性、电器绝缘性，以及收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低廉等优点，在涂料、机械、航天航空、建筑等各个领域得到大量的应用，是聚合物材料中应用最为广泛的基本树脂之一。腐蚀作为材料失效的3种主要形式之一，对国民经济造成了极大的危害，越来越受到国内外研究人员的关注。然而，环氧树脂作为防腐涂料，其固化后交联密度高，呈三维网状结构，硬度大，柔韧性不足，由于分子结构中含有苯核，树脂固化物耐候性差，特别是不耐紫外光照射。环氧树脂涂层不耐高温，在高温下机械强度较低，同时在固化成膜过程中容易形成微孔而降低环氧涂层的致密性，同时随着环氧树脂应用范围的不断扩大和使用环境的不断复杂化，对环氧树脂的防腐性能又提出了新的要求，因此，需要对环氧涂层进行功能化改性以期提高其综合防护性能。目前，国内外提高环氧树脂防腐性能的主要途径包括环氧树脂分子化学改性和纳米无机填料改性环氧树脂。纳米无机填料改性具有工艺简单、性能提升显著、生产成本低等优点，成为环氧树脂提高防腐性能的主要研究方向。
石墨烯是由sp2碳原子构成的具有二维蜂窝状结构的一种新型碳材料，其独特的单原子层结构赋予其优异的物理化学性能，石墨烯具有卓越的力学性能，优异的导电导热性能，石墨烯的二维结构使其具有更优的屏蔽和阻隔性能，同时石墨烯可以通过还原氧化石墨烯法实现大规模生产，被认为是最理想的复合涂层纳米改性填料。
石墨烯的加入能有效提高环氧复合涂层的防腐性能，但石墨烯由六元芳香环构成，片层间存在较强的范德华力，易产生堆叠，堆叠后的石墨烯容易形成水汽通道，导致涂层的致密性大大降低。因此，解决氧化石墨烯的团聚难题，提高其在环氧树脂中的分散性和相容性，获得有序叠层结构的石墨烯/环氧鳞片防腐涂层势在必行。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法，选用大片氧化石墨烯(LGO)为原料，在还原剂存在的情况下自组装成石墨烯微凝胶，并将其加入到环氧树脂中，浇筑法制备石墨烯/环氧鳞片防腐涂层，石墨烯微凝胶在自生重力场作用下，自组装形成鳞片叠层结构的复合涂层，发挥鳞片叠层结构的“迷宫效应”，获得高性能的石墨烯复合涂层，本发明制备的涂层耐盐雾时间大于1000小时。
本发明制备方法具体通过以下技术方案实现：
一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
1)以氧化石墨烯水溶液为原料，加入还原剂，在50℃下反应，氧化石墨烯部分还原形成微凝胶；
2)将石墨烯微凝胶溶液搅拌并加热至50℃，将改性剂缓慢加入到石墨烯微凝胶溶液中反应，过滤、去离子水清洗后，冷冻干燥；
3)将冷冻干燥后的石墨烯微凝胶粉末加入二甲苯/正丁醇溶液内，震荡分散成均匀的溶液，再加入环氧树脂、固化剂和消泡剂，浇筑法制备涂层，自组装形成鳞片防腐涂层。
进一步的，步骤(1)中所述的氧化石墨烯溶液的浓度为2～10mg/mL，氧化石墨烯片层尺寸为100～500μm。
进一步的，步骤(1)中所述的还原剂选自氢碘酸、硼氢化钠、抗坏血酸或抗坏血酸钠中之一种。
进一步的，步骤(1)中还原剂与氧化石墨烯的质量比为2:1～5:1，反应时间为10-70min。
进一步的，步骤(2)中所述的改性剂选自月桂酰胺丙基氧化胺、聚乙烯醇或硅烷偶联剂KH550中之一种，反应时间为30～60min。
进一步的，步骤(3)中所述的固化剂为低分子聚酰胺固化剂650，所述的消泡剂为Surfynol DF220，所述的二甲苯/正丁醇溶液为为二甲苯/正丁醇质量比5～9:1～4的混合溶液。
本发明的有益效果为：
所选改性剂绿色环保、成本低廉，改性工艺简单、条件温和、效果好，易大规模工业化生产；改性后的石墨烯微凝胶在环氧树脂中自组装形成鳞片结构，发挥鳞片结构的迷宫效应，获得优异防护性能的复合涂层。
本发明采用石墨烯微凝胶-改性剂改性-浇筑成型的方法制备石墨烯/环氧鳞片防腐涂层，该工艺简单、成本低，适合大规模工业化生产。
改性后的石墨烯微凝胶均匀分散在环氧树脂溶液中，浇筑后石墨烯微凝胶在自生重力的作用下形成鳞片结构，制备出高防腐性能的复合涂层，满足汽车工业、电力工业、船舶、海洋工业、电子工业、集装箱工业等领域对环氧涂层的防腐性能的要求。
附图说明
图1是本发明石墨烯/环氧鳞片防腐涂料制备方法的流程图。
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。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法包括以下步骤：
S101：以大片氧化石墨烯水溶液为原料，加入还原剂，在50℃下反应一定的时间，氧化石墨烯部分还原形成微凝胶，其中氧化石墨烯的浓度为2～10mg/mL，氧化石墨烯片层尺寸为100～500μm，还原剂为氢碘酸、硼氢化钠、抗坏血酸、抗坏血酸钠中的一种，还原剂与氧化石墨烯的质量比为2:1～5:1，反应时间为10-70min；
S102：石墨烯微凝胶溶液机械搅拌并加热至50℃；将改性剂缓慢加入到石墨烯微凝胶溶液中，反应一定时间，过滤、去离子水清洗，冷冻干燥，其中改性剂为月桂酰胺丙基氧化胺、聚乙烯醇或硅烷偶联剂KH550的一种，反应时间为30～60min；
S103：将冷冻干燥后的石墨烯微凝胶粉末加入二甲苯/正丁醇溶液内，震荡分散成均匀的溶液，再加入环氧树脂、固化剂和消泡剂，继续搅拌30min，静置10min后抽真空除气泡，浇筑法制备涂层，石墨烯微凝胶在自生重力场作用下，自组装形成鳞片防腐涂层。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
大片氧化石墨烯水溶液的浓度为3mg/L，氧化石墨烯片层平均尺寸为100μm，加入其质量3倍的氢碘酸，50℃下反应30min，得到石墨烯微凝胶。石墨烯微凝胶溶液机械搅拌并加热至50℃；将改性剂月桂酰胺丙基氧化胺缓慢加入到石墨烯微凝胶溶液中，反应60min，过滤、去离子水清洗，冷冻干燥；将冷冻干燥后的改性石墨烯微凝胶粉末0.8g加入到质量比为8:3的二甲苯/正丁醇溶液内，震荡分散成均匀的溶液，再将25g的环氧树脂加入到三口烧瓶中，加入lg固化剂和0.25g消泡剂，继续搅拌30min，静置10min后抽真空除气泡，浇筑法制备涂层。
上述所得的石墨烯/环氧鳞片防腐涂层耐盐雾时间大于1100小时。
实施例2
大片氧化石墨烯水溶液的浓度为2mg/L，氧化石墨烯片层平均尺寸为150μm，加入其质量2倍的抗坏血酸钠，50℃下反应40min，得到石墨烯微凝胶。石墨烯微凝胶溶液机械搅拌并加热至50℃；将改性剂聚乙烯醇缓慢加入到石墨烯微凝胶溶液中，反应50min，过滤、去离子水清洗，冷冻干燥；将冷冻干燥后的改性石墨烯微凝胶粉末1g加入到质量比为7:3的二甲苯/正丁醇溶液内，震荡分散成均匀的溶液，再将25g的环氧树脂加入到三口烧瓶中，加入lg固化剂和0.25g消泡剂，继续搅拌30min，静置10min后抽真空除气泡，浇筑法制备涂层。
上述所得的石墨烯/环氧鳞片防腐涂层耐盐雾时间大于1200小时。
实施例3
大片氧化石墨烯水溶液的浓度为5mg/L，氧化石墨烯片层平均尺寸为100μm，加入其质量3倍的硼氢化钠，50℃下反应30min，得到石墨烯微凝胶。石墨烯微凝胶溶液机械搅拌并加热至50℃；将改性剂硅烷偶联剂KH550缓慢加入到石墨烯微凝胶溶液中，反应45min，过滤、去离子水清洗，冷冻干燥；将冷冻干燥后的改性石墨烯微凝胶粉末0.6g加入到质量比为6:2的二甲苯/正丁醇溶液内，震荡分散成均匀的溶液，再将25g的环氧树脂加入到三口烧瓶中，加入lg固化剂和0.25g消泡剂，继续搅拌30min，静置10min后抽真空除气泡，浇筑法制备涂层。
上述所得的石墨烯/环氧鳞片防腐涂层耐盐雾时间大于1050小时。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以大片氧化石墨烯水溶液为原料，加入还原剂，在50℃下反应，氧化石墨烯部分还原形成微凝胶；
2)将石墨烯微凝胶溶液搅拌并加热至50℃，将改性剂缓慢加入到石墨烯微凝胶溶液中反应，过滤、去离子水清洗后，冷冻干燥；
3)将冷冻干燥后的石墨烯微凝胶粉末加入二甲苯/正丁醇溶液内，震荡分散成均匀的溶液，再加入环氧树脂、固化剂和消泡剂，浇筑法制备涂层，自组装形成鳞片防腐涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的氧化石墨烯溶液的浓度为2～10mg/mL，氧化石墨烯片层尺寸为100～500μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的还原剂选自氢碘酸、硼氢化钠、抗坏血酸或抗坏血酸钠中之一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中还原剂与氧化石墨烯的质量比为2:1～5:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的改性剂选自月桂酰胺丙基氧化胺、聚乙烯醇或硅烷偶联剂KH550中之一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的固化剂为聚酰胺固化剂650。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的消泡剂为Surfynol DF220。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的二甲苯/正丁醇溶液为质量比5～9:1～4的混合溶液。
CN201910472163.2A 2019-05-31 2019-05-31 一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法 Pending CN110128916A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910472163.2A CN110128916A (zh) 2019-05-31 2019-05-31 一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910472163.2A CN110128916A (zh) 2019-05-31 2019-05-31 一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110128916A true CN110128916A (zh) 2019-08-16

Family

ID=67579579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910472163.2A Pending CN110128916A (zh) 2019-05-31 2019-05-31 一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110128916A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110713773A (zh) * 2019-09-25 2020-01-21 界首市金龙机械设备有限公司 一种防止油漆喷涂后漆面出现缺陷的涂层液
CN111019499A (zh) * 2019-11-02 2020-04-17 上海弘吉印刷科技有限公司 一种热转印涂层材料的制作方法
CN113005016A (zh) * 2021-03-23 2021-06-22 江西省农业科学院农业应用微生物研究所（江西省农村能源研究中心） 一种生物炭介导的全量化收集养殖粪污的两相厌氧发酵产沼气装置及应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1116760A2 (en) * 2000-01-11 2001-07-18 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Coated articles
CN104085143A (zh) * 2014-05-29 2014-10-08 深圳市铭晶科技有限公司 石墨烯复合导热膜的制备方法和产品
CN106675320A (zh) * 2016-11-22 2017-05-17 北京国电富通科技发展有限责任公司 石墨烯导热防腐涂料及其制备方法
CN108341929A (zh) * 2018-03-19 2018-07-31 温岭市创嘉信息科技有限公司 一种石墨烯环氧树脂复合材料及其制备方法
CN109337505A (zh) * 2018-09-17 2019-02-15 成都新柯力化工科技有限公司 一种耐腐蚀氧化石墨烯/水性环氧树脂涂料及制备方法
CN109627904A (zh) * 2018-11-07 2019-04-16 西北工业大学 一种自修复石墨烯富锌防腐涂料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1116760A2 (en) * 2000-01-11 2001-07-18 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Coated articles
CN104085143A (zh) * 2014-05-29 2014-10-08 深圳市铭晶科技有限公司 石墨烯复合导热膜的制备方法和产品
CN106675320A (zh) * 2016-11-22 2017-05-17 北京国电富通科技发展有限责任公司 石墨烯导热防腐涂料及其制备方法
CN108341929A (zh) * 2018-03-19 2018-07-31 温岭市创嘉信息科技有限公司 一种石墨烯环氧树脂复合材料及其制备方法
CN109337505A (zh) * 2018-09-17 2019-02-15 成都新柯力化工科技有限公司 一种耐腐蚀氧化石墨烯/水性环氧树脂涂料及制备方法
CN109627904A (zh) * 2018-11-07 2019-04-16 西北工业大学 一种自修复石墨烯富锌防腐涂料及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110713773A (zh) * 2019-09-25 2020-01-21 界首市金龙机械设备有限公司 一种防止油漆喷涂后漆面出现缺陷的涂层液
CN111019499A (zh) * 2019-11-02 2020-04-17 上海弘吉印刷科技有限公司 一种热转印涂层材料的制作方法
CN113005016A (zh) * 2021-03-23 2021-06-22 江西省农业科学院农业应用微生物研究所（江西省农村能源研究中心） 一种生物炭介导的全量化收集养殖粪污的两相厌氧发酵产沼气装置及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Seidi et al. Metal-organic framework (MOF)/epoxy coatings: A review
Hou et al. Recent advances and future perspectives for graphene oxide reinforced epoxy resins
CN110128916A (zh) 一种石墨烯/环氧鳞片防腐涂料的制备方法
CN106189719B (zh) 一种石墨烯防腐涂料及其制备方法
CN104508056B (zh) 可调的材料
Triantafyllidis et al. Epoxy− clay fabric film composites with unprecedented oxygen-barrier properties
TWI491683B (zh) 石墨烯複合塗層
CN108624194A (zh) 无溶剂环氧涂料、基于其制备的防腐涂层及其应用
CN102492116B (zh) 一种环氧树脂和多面体笼型倍半硅氧烷纳米杂化材料及其制备方法
CN103214914B (zh) 一种纳米重防腐涂料
CN104263204A (zh) 一种核电站钢基表面用碳纳米管-环氧树脂耐辐射涂料的制备方法
CN102816496B (zh) 一种聚苯胺/凹土纳米材料防锈底漆及其制备方法
CN102086338A (zh) 一种乙烯基酯树脂强防腐耐热碳系导电涂料及制备方法
Livi et al. Ionic Liquids: A Versatile Platform for the Design of a Multifunctional Epoxy Networks 2.0 Generation
CN110358407A (zh) 一种环保无溶剂石墨烯防腐涂料及其制备方法
CN106926516B (zh) 复合蜂窝夹芯板及其制备方法
CN100422276C (zh) 纳米粘土改性环氧云铁涂料及其制备方法
CN103694637B (zh) 一种风电叶片用高韧性真空慢速环氧树脂及其制备方法
Kerche et al. Ionic liquid‐functionalized reinforcements in epoxy‐based composites: A systematic review
CN110343443A (zh) 一种石墨烯涂料及其制备方法
CN107828313B (zh) 一种含改性氧化石墨烯的环氧树脂涂料及其制备方法
CN103788726A (zh) 一种钢结构表面的防静电涂料及其制备方法
CN103740053A (zh) 高含量碳纳米管改性环氧树脂基导电防腐复合材料的制备方法
CN106243386A (zh) 一种表面接枝阻蚀剂的纳米勃姆石填料的制备方法
CN107778774B (zh) 一种环氧树脂胶膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190816

RJ01 Rejection of invention patent application after publication