CN111909573A - 一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于防腐涂料技术领域，尤其涉及一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，该涂料包括低粘度高氯化聚乙烯树脂、碳九石油树脂，二甲苯，石墨烯分散液，氯化石蜡(52#)，氧化铁红，磷酸锌，三聚磷酸铝，滑石粉、云母粉、环氧树脂、助剂。本发明利用石墨烯的片状结构、高强度、柔韧性对高氯化聚乙烯树脂防腐涂料进行改性，制备出的高氯化聚乙烯树脂防腐涂料较其他单纯用树脂和增塑剂改性的高氯化聚乙烯树脂防腐涂料具有更好的韧性、抗冲击性能、耐盐雾、耐腐蚀性能。本发明所述的防腐涂料可用于石油化工设备、海上石油钻井平台、跨海大桥、海水淡化装置、海洋运输、发电设备等设施的防腐处理。

Description

一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于防腐涂料技术领域，尤其涉及石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料及其制备方法。
背景技术
众所周知，腐蚀每年给国民经济带来巨大的损失。随着经济的发展，防腐行业已深入到各个领域。目前，国内用的防腐涂料无论在品种、质量和性能等方面还不能满足各个领域对防腐性能不同要求。因此，选择高性能树脂，研制质优价廉的高性能防腐涂层配套体系，且方便施工、保养、维修是其发展的方向。高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，因其溶解性好、无毒、耐水、耐腐蚀、耐大气老化、施工方便、综合性能优异而正在逐步推广，并广泛应用于多个领域。
高氯化聚乙烯树脂防腐涂料漆膜干燥快，可在任意气温下施工，漆膜具有良好的机械物理性能，尤其是弹性和耐寒性能优异，具有优异的耐候性、耐臭氧性和耐水、耐酸碱、耐化学药品等性能。我国工业化生产的高氯化聚乙烯大部分采用水相法，氯化工艺以水为介质，生产成本低，对生态环境无污染，同时具有与氯化橡胶相似的各种优良性能。用高氯化聚乙烯代替氯化橡胶制备防腐蚀漆，可获得与氯化橡胶防腐漆性能相似的防腐蚀涂层。
然而，高氯化聚乙烯树脂是一种热塑性硬质脆性树脂，只有通过与其它树脂如：环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、醇酸树脂等配合改性，同时还必需辅以适量的增塑剂，才能使高氯化聚乙烯防腐涂料涂层的物理机械性能得以进一步的提高。同时高氯化聚乙烯树脂防腐涂料涂层膜厚有限，单道膜厚通常为30-50微米，特殊涂层可达60微米,这也极大地增加了高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的使用局限性。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，本发明以低粘度高氯化聚乙烯树脂为主要成膜物质，添加石墨烯分散液来改善高氯化聚乙烯树脂防腐涂料漆膜的韧性、致密性、附着力、耐盐雾性、耐腐蚀性等性能，配以独特的配方设计添加增塑剂、改性树脂、颜填料、助剂等配制成的可一次成膜较厚的特种防腐底漆。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，包括以下重量份的组分：低粘度高氯化聚乙烯树脂6-12份，碳九石油树脂5-10份，二甲苯20-30份，石墨烯分散液1-2份，氯化石蜡3-6份，氧化铁红10-25份，磷酸锌3-8份，三聚磷酸铝3-8份，滑石粉1-7份，云母粉3-5份，环氧树脂1份，助剂0.5-1份。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有超高强度、柔韧性、出色的导电导热性、可延展等特性。涂料中添加石墨烯后，其在漆膜固化的过程中形成网状结构，极大地增强了漆膜和底材的粘结性，漆膜更加稳定，强度更好。试验结果显示，加入石墨烯后，涂料的耐冲击性能，耐摩擦性能，导热性，耐候性及防腐性能都有了较大改善。
本发明公开了一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，本发明利用石墨烯的片状结构、高强度、柔韧性对高氯化聚乙烯树脂防腐涂料进行改性，制备出的高氯化聚乙烯树脂防腐涂料较其他单纯用树脂和增塑剂改性的高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，具有更好的韧性、抗冲击性能、耐盐雾、耐腐蚀性能。
作为优选，所述防腐涂料包括以下重量份的组分：低粘度高氯化聚乙烯树脂9份，碳九石油树脂8份，二甲苯27份，石墨烯分散液2份，氯化石蜡5.3份，氧化铁红20份，磷酸锌5份，三聚磷酸铝6份，滑石粉11.4份，云母粉4.5份，环氧树脂1份，助剂0.8份。
作为优选，所述高氯化聚乙烯树脂为市售低粘度高氯化聚乙烯树脂；所用石墨烯分散液为山东欧铂新材料有限公司销售的OBO-BH-702石墨烯分散液。
作为优选，所述助剂为有机膨润土。
作为优选，所述防腐涂料中石墨烯添加量为1％-2％，碳九石油树脂添加量为5％-10％。
作为优选，所述环氧树脂为环氧树脂601-75。
作为优选，所述氯化石蜡为氯化石蜡52。
本发明还公开了上述任一所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：将高氯化聚乙烯树脂、碳九石油树脂、二甲苯、石墨烯分散液、氯化石蜡、氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝、滑石粉、云母粉、环氧树脂、助剂，经研磨、高速分散、过滤，即可得到所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料。
本发明还公开了上述任一所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的应用方法，包括以下步骤：在使用时，在所述的防腐涂料中添加稀释剂混合均匀，在8h内喷涂或刷涂到待涂基材表面。
作为优选，所述稀释剂为二甲苯或100#溶剂油。
作为优选，所述稀释剂用量为0-15wt％，以石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的重量计。
本发明所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料是高性能涂料，可广泛适用于石油、化工、冶炼、钢铁设备、集装箱、管道、管架、扶梯、船舶、港口、码头设施、海上采油平台、铁路桥梁、以及混凝土贮槽、厂房建筑物的防护，可使被涂基材免受大气、海水、化工气、液等介质的侵蚀，以延长其使用寿命，并起到装饰作用。
有益效果
本发明以低粘度高氯化聚乙烯树脂为主要成膜物质，可以有效的增加高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的固含量，减少voc的释放；同时通过添加增稠触变剂，使其一次性成膜厚度大大提升，单道施涂实干膜厚可至80μm，有利于减小涂料防腐施工的难度和成本。
本发明以石墨烯为增强剂，利用石墨烯的片状结构的屏蔽性和增韧，可以有效的改善高氯化低粘度高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的韧性、漆膜致密性，大大提高了高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的防腐蚀效果。
具体实施方式
以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。除特别说明的外，实施例中所用原料均为市售产品，所述原料用量均为重量份或重量比。所用石墨烯分散液(OBO-BH-702)山东欧铂新材料有限公司有售。
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
实施例1
一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，包括以下重量份的原料：
(1)低粘度高氯化聚乙烯树脂9份，
(2)碳九石油树脂8份，
(3)二甲苯27份，
(4)石墨烯分散液2份，
(5)氯化石蜡(52#)5.3份，
(6)氧化铁红20份，
(7)磷酸锌5份，
(8)三聚磷酸铝6份，
(9)滑石粉11.4份，
(10)云母粉4.5份，
(11)环氧树脂(601-75)1份，
(12)助剂0.8份。
将低粘度高氯化聚乙烯树脂9份，碳九石油树脂8份，二甲苯27份，石墨烯分散液2份，氯化石蜡(52#)5.3份，氧化铁红20份，磷酸锌5份，三聚磷酸铝6份，滑石粉11.4份，云母粉4.5份，环氧树脂(601-75)1份，助剂0.8份，经研磨、高速分散、过滤，即可得到所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料；
应用时，将得到的改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料加入10wt％(以石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的重量计)稀释剂二甲苯混合均匀，在8h内喷涂或刷涂到待涂基材表面。
实施例2
一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，包括以下重量份的原料：
(1)低粘度高氯化聚乙烯树脂10份，
(2)碳九石油树脂7份，
(3)二甲苯27份，
(4)石墨烯分散液1.5份，
(5)氯化石蜡(52#)5.3份，
(6)氧化铁红20份，
(7)磷酸锌5份，
(8)三聚磷酸铝6.5份，
(9)滑石粉12.4份，
(10)云母粉3.5份，
(11)环氧树脂(601-75)1份，
(12)助剂0.8份。
将低粘度高氯化聚乙烯树脂、碳九石油树脂、二甲苯、石墨烯分散液、氯化石蜡(52#)、氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝、滑石粉、云母粉、环氧树脂(601-75)、助剂，经研磨、高速分散、过滤即可得到所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料；
应用时，将得到的改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料加入10wt％(以石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的重量计)稀释剂二甲苯混合均匀，在8h内喷涂或刷涂到待涂基材表面。
实施例3
一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，包括以下重量份的原料：
(1)低粘度高氯化聚乙烯树脂12份，
(2)碳九石油树脂10份，
(3)二甲苯30份，
(4)石墨烯分散液2份，
(5)氯化石蜡(52#)6份，
(6)氧化铁红25份，
(7)磷酸锌8份，
(8)三聚磷酸铝8份，
(9)滑石粉7份，
(10)云母粉5份，
(11)环氧树脂(601-75)1份，
(12)助剂1份。
将低粘度高氯化聚乙烯树脂、碳九石油树脂、二甲苯、石墨烯分散液、氯化石蜡(52#)、氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝、滑石粉、云母粉、环氧树脂(601-75)、助剂，经研磨、高速分散、过滤即可得到所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料；
应用时，将得到的改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料加入15wt％(以石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的重量计)稀释剂100#溶剂油混合均匀，在8h内喷涂或刷涂到待涂基材表面。
实施例4
一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，包括以下重量份的原料：
(1)低粘度高氯化聚乙烯树脂6份，
(2)碳九石油树脂5份，
(3)二甲苯20份，
(4)石墨烯分散液1份，
(5)氯化石蜡(52#)3份，
(6)氧化铁红10份，
(7)磷酸锌3份，
(8)三聚磷酸铝3份，
(9)滑石粉1份，
(10)云母粉3份，
(11)环氧树脂(601-75)1份，
(12)助剂0.5份。
所述石墨烯分散液由以下方法制备：
(1)将有机膨润土加入水中混合均匀，然后加入Na2CO3溶液,搅拌均匀，静置后取上清液，在上清液中加入NaCl溶液絮凝沉淀，然后取沉淀，用去离子水洗涤至无氯离子残留，得到纯化有机膨润土备用；将硅藻土进行酸化提纯，以提高其纯度，改善其吸附性能；
(2)在去离子水中加入表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的纯化有机膨润土加入，超声分散15-20min，得到表面活化的有机膨润土溶液备用；对硅藻土进行表面活化，可以大大提高其表面活性，提高其与其他物质的结合效率；
(3)将氧化石墨烯混合到溶剂中，超声分散15-20min制成分散液备用；
(4)将步骤3所得分散液加入到步骤2所得表面活化的有机膨润土溶液中，超声分散15-20min，得到表面活化的有机膨润土插层的石墨烯溶液备用；
(5)然后将步骤4所得的石墨烯溶液用氮气密封放入微波炉，设置微波输出功率为800W，加热15-30min后，即得到所述石墨烯分散液。
氧化石墨烯表面以共价键形式键合有大量含氧官能团，如羟基、环氧基、羧基和羰基等，导致原子层的晶面间距更大，适合有机膨润土***。然而氧化石墨烯由于结构的破坏，其性能不如石墨烯，本专利通过微波热还原法，通过微波加热将表面活化的有机膨润土插层的石墨烯上的含氧官能团去除。
石墨烯能够与基质表面发生化学键合从而在基质表面形成防腐蚀的保护膜。但纯石墨烯的保护膜存在空隙、不致密，其防腐保护作用有限，通过在石墨烯上插层表面活化的有机膨润土，通过其协同作用，使得石墨烯中的碳结构与表面活化的有机膨润土在金属表面很好的吸附堆砌，形成致密、柔韧性好的有机-无机杂化的防腐蚀保护膜。
将低粘度高氯化聚乙烯树脂、碳九石油树脂、二甲苯、石墨烯分散液、氯化石蜡(52#)、氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝、滑石粉、云母粉、环氧树脂(601-75)、助剂，经研磨、高速分散、过滤即可得到所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料；
应用时，将得到的改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料加入5wt％(以石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的重量计)稀释剂100#溶剂油混合均匀，在8h内喷涂或刷涂到待涂基材表面。
实验例
将上述实施例1－2所得的产品进行性能测试实验，测试结果列于下表1中。
对比例为传统市售的滨化牌改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料。
此性能实验的施工性、干燥时间、涂膜外观、耐冲击性、弯曲试验、附着力试验项目的基材为按GB/T 9271规定的尺寸为(50mm×120mm×0.2～0.30mm)的马口铁板，漆膜制备方法按GB/T 1727喷涂一道干膜厚度为(25±5)μm，漆膜在规定条件GB/T 9278下干燥2天后进行测试。
耐盐水性、耐碱性试验项目的基材为按GB/T 9271规定的尺寸为(150mm×70mm×0.8～1.5mm)钢板，漆膜制备方法按GB/T 1727喷涂两道干膜厚度为(60±10)μm，漆膜在规定条件GB/T 9278下干燥7天后进行测试。
耐盐雾性性试验项目的基材为按GB/T 9271规定的尺寸为(150mm×70mm×3-5mm)喷砂钢板，漆膜制备方法按GB/T 1727喷涂两道干膜厚度为(240±20)μm，漆膜在规定条件GB/T 9278下干燥7天后进行测试。
表1.各产品的性能测试结果
Figure BDA0002643873230000081
Figure BDA0002643873230000091
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：低粘度高氯化聚乙烯树脂6-12份，碳九石油树脂5-10份，二甲苯20-30份，石墨烯分散液1-2份，氯化石蜡3-6份，氧化铁红10-25份，磷酸锌3-8份，三聚磷酸铝3-8份，滑石粉1-7份，云母粉3-5份，环氧树脂1份，助剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，其特征在于，所述防腐涂料包括以下重量份的组分：低粘度高氯化聚乙烯树脂9份，碳九石油树脂8份，二甲苯27份，石墨烯分散液2份，氯化石蜡5.3份，氧化铁红20份，磷酸锌5份，三聚磷酸铝6份，滑石粉11.4份，云母粉4.5份，环氧树脂1份，助剂0.8份。
3.根据权利要求1所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，其特征在于，所用石墨烯分散液为山东欧铂新材料有限公司销售的OBO-BH-702石墨烯分散液。
4.根据权利要求1所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，其特征在于，所述助剂为有机膨润土。
5.根据权利要求1所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，其特征在于，所述防腐涂料中石墨烯添加量为1％-2％，碳九石油树脂添加量为5％-10％。
6.根据权利要求1所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂为环氧树脂601-75；所述氯化石蜡为氯化石蜡52。
7.如权利要求1-6任一所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将高氯化聚乙烯树脂、碳九石油树脂、二甲苯、石墨烯分散液、氯化石蜡、氧化铁红、磷酸锌、三聚磷酸铝、滑石粉、云母粉、环氧树脂、助剂，经研磨、高速分散、过滤，即可得到所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料。
8.如权利要求1-6任一所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：在使用时，在所述的防腐涂料中添加稀释剂混合均匀，在8h内喷涂或刷涂到待涂基材表面。
9.根据权利要求8所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的应用方法，其特征在于，所述稀释剂为二甲苯或100#溶剂油。
10.根据权利要求8所述的石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的应用方法，其特征在于，所述稀释剂用量为0-15wt％，以石墨烯改性高氯化聚乙烯树脂防腐涂料的重量计。
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