CN111423786A - 石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料及其制备方法，包括A组分和B组分，A组分包括双酚A环氧树脂、异氟尔酮、安息香、特种硅烷偶联剂、改性石墨烯、磷酸锌、硅微粉、无机颜料、钛白粉、酚醛固化剂、特种粘结剂和云母氧化铁。本发明解决了传统涂料在地铁隧道预埋槽上存在的附着力不良、耐腐蚀性能和绝缘性差的问题。

Description

石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料及其制备方法，属于特殊涂料技术领域。

背景技术

粉末涂料是由聚合物、颜料和添加剂组成，具有如下优点：出底漆溶剂外，不用溶剂或挥发性单体；很多聚合物(如环氧树脂、聚氧醚和聚氯乙烯等)都可应用；施工简单，只需要一道涂层且可回收过量涂料。

地铁隧道预埋槽道代替了钻孔的安装模式，不破坏混凝土结构，也可以安装在混凝土的抗拉区域，可以承受动荷载和静载荷，牢固可靠。与此，优质的地铁隧道预埋槽道需要采用高强度抗腐蚀的材料，尽可能延长使用寿命，从而降低后期的维护成本。然而，传统涂料在地铁隧道预埋槽上存在附着力不良，耐腐蚀性能差及绝缘性能差等问题，因此亟需提高地铁隧道预埋槽表面涂层耐腐性能、绝缘性能以及附着力。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料及其制备方法，通过添加特种硅烷偶联剂、改性石墨烯和特种绝缘体系解决了传统涂料在地铁隧道预埋槽上存在的附着力不良、耐腐蚀性能和绝缘性差的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料，包括A组分和B组分，每组分中各物料按照质量分数计算，

所述A组分包括：

所述B组分包括：

酚醛固化剂 38～83％

特种粘结剂 16～44％

云母氧化铁 1-46％。

优选地，所述特种硅烷偶联剂为4-萘乙炔苯酐改性N-β(氨乙基)-γ(氨丙基)甲基二甲氧基硅烷。

优选地，所述特种粘结剂由二氧化硅与环氧乙烷壬基苯基醚聚合制得。

优选地，所述无机颜料为钛镍黄、钛铬棕或钴蓝。

优选地，所述双酚A环氧树脂为二酚基丙烷环氧树脂、甘油环氧树脂、丁烯环氧树脂或环戊二烯环氧树脂中的一种。

优选地，所述改性石墨烯为氨基改性氧化石墨烯粉末。

优选地，所述A组分与所述B组分的质量配比为4:5～10:3。

一种石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料的制备方法，具体步骤如下：

S1、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到100℃-300℃，将A组分中各物料按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；

S2、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆的转速为45～100r·min^-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；

S3、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；

S4、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到A组分混合粉末；

S5、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到100℃-200℃，将B组分中各物料按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；

S6、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆的转速为40～80r·min^-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；

S7、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；

S8、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到B组分混合粉末；

S9、将步骤S4得到的A组分混合粉末和步骤S8得到B组分混合粉末按比例添加至搅拌分散釜中进行充分混合，即为石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料。

有益效果：本发明公开了一种石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料及其制备方法，具有如下优点：

1)通过添加特种硅烷偶联剂来解决附着力不良问题；

2)通过对石墨烯的改性，不仅利用石墨烯特殊片层结构形成迷宫效应来提升粉末涂料的耐腐蚀性能，同时减少了石墨烯(改性后为导电力较差的氧化石墨烯)的添加对涂料绝缘性能的影响；

3)通过选用特种绝缘体系(双酚A环氧-酚醛树脂固化体系)来满足涂料的绝缘性能要求；

4)通过添加特种粘结剂，为无机物二氧化硅与有机的环氧乙烷壬基苯基醚相连接形成的无机有机结构化合物，其结构化合物不含有羟基和酯基而代之以碳氧键(-c-o-c-)，从而该粘结剂具有突出的耐蚀性和耐磨性，进一步提高涂料的性能。

具体实施方式

实施例1一种石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料，包括A组分和B组分，每组分中各物料按照质量分数计算，

A组分包括：

B组分包括：

酚醛固化剂 83％

特种粘结剂 16％

云母氧化铁 1％。

其中，A组分与B组分的质量配比为4:5；特种硅烷偶联剂为4-萘乙炔苯酐改性N-β(氨乙基)-γ(氨丙基)甲基二甲氧基硅烷；特种粘结剂由二氧化硅与环氧乙烷壬基苯基醚聚合制得；双酚A环氧树脂为甘油环氧树脂；改性石墨烯为氨基改性氧化石墨烯粉末。

实施例2一种石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料，包括A组分和B组分，每组分中各物料按照质量分数计算，

A组分包括：

B组分包括：

酚醛固化剂 55％

特种粘结剂 22％

云母氧化铁 23％。

其中，A组分与B组分的质量配比为1:1；特种硅烷偶联剂为4-萘乙炔苯酐改性N-β(氨乙基)-γ(氨丙基)甲基二甲氧基硅烷；特种粘结剂由二氧化硅与环氧乙烷壬基苯基醚聚合制得；双酚A环氧树脂为二酚基丙烷环氧树脂；改性石墨烯为氨基改性氧化石墨烯粉末。

实施例3一种石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料，包括A组分和B组分，每组分中各物料按照质量分数计算，

A组分包括

B组分包括：

酚醛固化剂 38％

特种粘结剂 16％

云母氧化铁 46％。

其中，A组分与B组分的质量配比为10:3；特种硅烷偶联剂为4-萘乙炔苯酐改性N-β(氨乙基)-γ(氨丙基)甲基二甲氧基硅烷；特种粘结剂由二氧化硅与环氧乙烷壬基苯基醚聚合制得；双酚A环氧树脂为环戊二烯环氧树脂；改性石墨烯为氨基改性氧化石墨烯粉末。

实施例1、实施例2和实施例3均按下述制备步骤进行制备：

S1、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到185℃，将A组分中各物料按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；

S2、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆转速为80r·min^-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；

S3、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；

S4、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到A组分混合粉末；

S5、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到175℃，将B组分中各物料按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；

S6、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆转速为66r·min^-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；

S7、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；

S8、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到B组分混合粉末；

S9、将步骤S4得到的A组分混合粉末和步骤S8得到B组分混合粉末按比例添加至搅拌分散釜中进行充分混合，即为石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料。

分别对实施例1、2、3的产品和现有产品(防腐管道油漆环氧IPN8710)进行性能测试，测试结果如表1所示：

表1

从上表可以得知，与现有技术相比，本发明不仅具有更优异的附着力、耐腐蚀性和绝缘性，同时保证了其他物理机械性能。本发明通过添加改性石墨烯，利用石墨烯特殊片层结构形成迷宫效应来提升粉末涂料的耐腐蚀性能；同时本发明在B组分中添加云母氧化铁，利用其片状结构在涂料体系中增加层状结构，从而进一步提高了涂料的耐腐蚀性，此外，本发明采用的是改性石墨烯，形成石墨烯氧化体系，降低了石墨烯的导电性能，从而进一步提高了涂料体系的绝缘性。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料及其制备方法，其特征在于，包括A组分和B组分，每组分中各物料按照质量分数计算，

所述A组分包括：

双酚A环氧树脂 50~68%

异氟尔酮 0.8~1.5%

安息香 0.3~0.8%

特种硅烷偶联剂 1~3%

改性石墨烯 1~7%

磷酸锌 15~20%

硅微粉 8~12%

无机颜料 1~2%

钛白粉 5~10%

所述B组分包括：

酚醛固化剂 38~83%

特种粘结剂 16~44%

云母氧化铁 1-46%。

2.根据权利要求1所述的石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料，其特征在于，所述特种硅烷偶联剂由4-萘乙炔苯酐改性N-β(氨乙基)-γ(氨丙基)甲基二甲氧基硅烷制得。

3.根据权利要求1所述的石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料，其特征在于，所述特种粘结剂由二氧化硅与环氧乙烷壬基苯基醚聚合制得。

4.根据权利要求1所述的石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料，其特征在于，所述无机颜料为钛镍黄、钛铬棕或钴蓝。

5.根据权利要求1所述的石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料，其特征在于，所述双酚A环氧树脂为二酚基丙烷环氧树脂、甘油环氧树脂、丁烯环氧树脂或环戊二烯环氧树脂中的一种。

6.根据权利要求1所述的石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料，其特征在于，所述改性石墨烯为氨基改性氧化石墨烯粉末。

7.根据权利要求1所述的石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料，其特征在于，所述A组分与所述B组分的质量配比为4:5~10:3。

8.一种石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料的制备方法，其特征在于，权利要求1-8所述的石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料的制备方法的具体步骤如下：

S1、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到100℃-300℃，将A组分中各物料按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；

S2、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆的转速为45～100r·min^-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；

S3、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；

S4、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到A组分混合粉末；

S5、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到100℃-200℃，将B组分中各物料按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；

S6、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆的转速为40～80r·min^-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；

S7、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；

S8、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到B组分混合粉末；

S9、将步骤S4得到的A组分混合粉末和步骤S8得到B组分混合粉末按比例添加至搅拌分散釜中进行充分混合，即为石墨烯改性地铁隧道预埋槽用粉末涂料。