CN115449278A - 一种石墨烯负载二氧化钛复合防腐蚀涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防腐涂料技术领域，尤其为一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料及制备方法，包括酚醛环氧乙烯基酯树脂、石墨烯负载TiO2纳米材料、固化剂、引发剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和颜料。本发明采用紫外线照射法制备石墨烯负载TiO2纳米材料作为填料，并与酚醛环氧乙烯基酯树脂进行复合，制备了一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料。本发明的石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂涂料能改善传统树脂的抗腐蚀性能和耐水性，负载的TiO2纳米材料因其具有屏蔽紫外线作用，改善了酚醛环氧乙烯基酯树脂的抗紫外线性能，同时其良好的分散性，提升石墨烯的分散性效果，避免石墨烯聚团对涂层隔绝性能的影响，进而提升涂层的隔绝防腐性能。
Description
技术领域
本发明涉及重污染环境下输变电金属设施防腐蚀技术领域，具体为一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料及制备方法。
背景技术
随着工业化社会的发展，由于污染所引起的腐蚀日益严重，特别是冶金、制药、化工等重工业企业排放的大气污染物中含H2S、NH2、SO2等酸碱性物质，在高湿度的条件下，会使空气中的O2、CO2及其它们的酸碱、盐类等元素溶解在水中，使金属材料受到腐蚀。在电力***中，由于空气污染物的侵蚀，造成了大量的腐蚀和损坏，比如变电所内部的钢芯铝绞线、钢结构、断路器机构箱、隔离开关操作箱等，特别是钢芯铝绞线，由于大气污染物中的酸性离子会将电线表面腐蚀布满麻点，导致导线明显变脆，抗拉强度明显降低，严重时会造成断股、断线，大大地缩短了导线的使用寿命，这对电网的安全稳定运行带来了很大的负面影响。因而，对防腐涂料的性能要求越来越高，既要达到优良的防腐蚀性能，又要具备易加工、易固化、机械性能好、环保等要求。
酚醛环氧乙烯基酯树脂拥有优良的耐热性，机械性能，以及化学性能，还兼备不饱和聚酯树脂的良好的加工工艺性能。因其酯键外的甲基屏蔽效应，提高该类树脂的耐水性。同时这类树脂也是乙烯基酯树脂中等级较高的耐温品种，他的热变形温度高，耐酸碱腐蚀性好，除此之外，因为他的交联密度大，所以这类树脂的耐溶性也十分优异。
石墨烯具有稳定的杂化方式和二维纳米结构，其阻隔性能、屏蔽性能和化学稳定性能优良，作为优质的防腐纳米填料，受到了人们的广泛关注，将其添加到防腐蚀涂层，可有效地减缓腐蚀介质的渗透率，提高材料的耐腐蚀性。然而，由于其高表面能、大比表面积、易聚集等特点，使得其在涂层中的分散受到很大的限制。只有当石墨在有机涂层中均匀分布，才能有效填充涂层中的微孔，阻止腐蚀介质的渗入，并具有屏蔽功能。因此，针对上述问题提出一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料及制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料及制备方法，利用紫外线照射法将石墨烯和TiO2进行复合并与酚醛环氧乙烯基酯树脂防结合以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料的制备方法，由下述原料制备而成：100份酚醛环氧乙烯基酯树脂、15~35份石墨烯负载TiO2纳米材料、30~40份固化剂、2.3~6.4份引发剂、5.6~7.4份消泡剂、2.3~6.4份流平剂、防沉剂2~4份、5~6份颜料。
优选的，所述石墨烯负载TiO2纳米材料中石墨烯的负载量为3%。
优选的，所述固化剂为过氧化氢异丙苯(CHP)。
优选的，所述引发剂为过苯甲酸叔丁酯（TBPB）。
优选的，所述酚醛环氧乙烯基酯树脂、石墨烯负载TiO2纳米材料、固化剂、引发剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和颜料的重量份分别为100重量份酚醛环氧乙烯基酯树脂、15重量份石墨烯负载TiO2纳米材料、30重量份固化剂、2.3重量份引发剂、5.6重量份消泡剂、2.3重量份流平剂、2重量份防沉剂、5重量份颜料。
优选的，所述酚醛环氧乙烯基酯树脂、石墨烯负载TiO2纳米材料、固化剂、引发剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和颜料的重量份分别为100重量份酚醛环氧乙烯基酯树脂、25重量份石墨烯负载TiO2纳米材料、35重量份固化剂、4.5重量份引发剂、6.8重量份消泡剂、4.5重量份流平剂、3重量份防沉剂、6重量份颜料。
优选的，所述酚醛环氧乙烯基酯树脂、石墨烯负载TiO2纳米材料、固化剂、引发剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和颜料的重量份分别为100重量份酚醛环氧乙烯基酯树脂、35重量份石墨烯负载TiO2纳米材料、40重量份固化剂、6.4重量份引发剂、7.4重量份消泡剂、6.4重量份流平剂、4重量防沉剂、6重量份颜料。
优选的，包括以下步骤：
（1）石墨烯/TiO2纳米复合材料的制备：首先，将适量纳米TiO2均匀分散到乙醇溶液中再和石墨烯混合，超声分散40min后的悬浮液；然后，以氮气作为反应的保护气氛、在紫外光照射的条件下反应15h；最后,将反应液抽滤,清洗滤渣并真空干燥,最终得到石墨烯/TiO2纳米复合材料；
（2）取40重量份醛环氧乙烯基酯树脂放置在混料釜中，加入石墨烯/TiO2纳米复合材料进行搅拌，搅拌转速为200r/min，持续搅拌10~20min，得到A组分；
（3）将剩余的醛环氧乙烯基酯树脂，加入消泡剂、固化剂、引发剂、流平剂和防沉剂，调整搅拌转速为400/min，持续搅拌20~40min，同时在搅拌的过程中进行15-40KHz的超声振动，得到B组分；
（4）保持转速200r/min对A组分进行搅拌，然后向其中加入B组分，，并在其中添加颜料，继续搅拌40min后，将混合液进行过滤，得到成品。
本发明的优点是：
1.本发明采用石墨烯负载TiO2纳米材料作为填料，制备了一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料及制备方法，利用紫外线照射法将石墨烯和TiO2进行复合，克服反应方式成本高，工艺复杂的缺点。同时TiO2纳米材料具有屏蔽紫外线作用强，良好分散性、低成本等优点，提升石墨烯的分散性效果，避免石墨烯聚团对涂层隔绝性能的影响，进而提升涂层的隔绝防腐性能；
2.本发明方法操作简单，成分易于控制，所制得的材料均一，为工业化生产奠定了基础，具有很好的推广价值。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种技术方案：
一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料，包括酚醛环氧乙烯基酯树脂、石墨烯负载TiO2纳米材料、固化剂、引发剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和颜料，上述物质的重量份分别为酚醛环氧乙烯基酯树脂100重量份、石墨烯负载TiO2纳米材料15重量份、固化剂30重量份、引发剂2.3重量份、消泡剂5.6重量份、份流平剂2.3重量、防沉剂2重量份、颜料5重量份。包括以下步骤：
（1）石墨烯/TiO2纳米复合材料的制备：首先，将适量纳米TiO2均匀分散到乙醇溶液中再和石墨烯混合，超声分散40min后的悬浮液；然后，以氮气作为反应的保护气氛、在紫外光照射的条件下反应15h；最后,将反应液抽滤,清洗滤渣并真空干燥,最终得到石墨烯/TiO2纳米复合材料；
（2）取40重量份醛环氧乙烯基酯树脂放置在混料釜中，加入石墨烯/TiO2纳米复合材料进行搅拌,搅拌转速为200r/min，持续搅拌10min，得到A组分；
（3）将剩余的醛环氧乙烯基酯树脂，加入消泡剂、固化剂、引发剂、流平剂和防沉剂，调整搅拌转速为400/min，持续搅拌20min，同时在搅拌的过程中进行15-40KHz的超声振动，得到B组分；
（4）保持转速200r/min对A组分进行搅拌，然后向其中加入B组分，，并在其中添加颜料，继续搅拌40min后，将混合液进行过滤，得到成品。
实施例2
本发明提供一种技术方案：
一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料，包括酚醛环氧乙烯基酯树脂、石墨烯负载TiO2纳米材料、固化剂、引发剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和颜料，上述物质的重量份分别为酚醛环氧乙烯基酯树脂100重量份、石墨烯负载TiO2纳米材料25重量份、固化剂35重量份、引发剂4.5重量份、消泡剂6.8重量份、流平剂4.5重量份、防沉剂3重量份、颜料6重量份。包括以下步骤：
（1）石墨烯/TiO2纳米复合材料的制备：首先，将适量纳米TiO2均匀分散到乙醇溶液中再和石墨烯混合，超声分散40min后的悬浮液；然后，以氮气作为反应的保护气氛、在紫外光照射的条件下反应15h；最后,将反应液抽滤,清洗滤渣并真空干燥,最终得到石墨烯/TiO2纳米复合材料；
（2）取40重量份醛环氧乙烯基酯树脂放置在混料釜中，加入石墨烯/TiO2纳米复合材料进行搅拌,搅拌转速为200r/min，持续搅拌15min，得到A组分；
（3）将剩余的醛环氧乙烯基酯树脂，加入消泡剂、固化剂、引发剂、流平剂和防沉剂，调整搅拌转速为400/min，持续搅拌30min，同时在搅拌的过程中进行15-40KHz的超声振动，得到B组分；
（4）保持转速200r/min对A组分进行搅拌，然后向其中加入B组分，，并在其中添加颜料，继续搅拌40min后，将混合液进行过滤，得到成品。
实施例3
本发明提供一种技术方案：
一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料，包括酚醛环氧乙烯基酯树脂、石墨烯负载TiO2纳米材料、固化剂、引发剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和颜料，上述物质的重量份分别为酚醛环氧乙烯基酯树脂100重量份、石墨烯负载TiO2纳米材料35重量份、固化剂40重量份、引发剂6.4重量份、消泡剂7.4重量份、流平剂6.4重量份、防沉剂4重量、颜料6重量份。包括以下步骤：
（1）石墨烯/TiO2纳米复合材料的制备：首先，将适量纳米TiO2均匀分散到乙醇溶液中再和石墨烯混合，超声分散40min后的悬浮液；然后，以氮气作为反应的保护气氛、在紫外光照射的条件下反应15h；最后,将反应液抽滤,清洗滤渣并真空干燥,最终得到石墨烯/TiO2纳米复合材料；
（2）取40重量份醛环氧乙烯基酯树脂放置在混料釜中，加入石墨烯/TiO2纳米复合材料进行搅拌,搅拌转速为200r/min，持续搅拌20min，得到A组分；
（3）将剩余的醛环氧乙烯基酯树脂，加入消泡剂、固化剂、引发剂、流平剂和防沉剂，调整搅拌转速为400/min，持续搅拌40min，同时在搅拌的过程中进行15-40KHz的超声振动，得到B组分；
（4）保持转速200r/min对A组分进行搅拌，然后向其中加入B组分，，并在其中添加颜料，继续搅拌40min后，将混合液进行过滤，得到成品。
Claims (8)
1.一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于所述防腐涂料材料按重量份数计，由下述原料制备而成：100份酚醛环氧乙烯基酯树脂、15~35份石墨烯负载TiO2纳米材料、30~40份固化剂、2.3~6.4份引发剂、5.6~7.4份消泡剂、2.3~6.4份流平剂、防沉剂2~4份、5~6份颜料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料，其特征在于所述石墨烯负载TiO2纳米材料中石墨烯的负载量为3%。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料，其特征在于所述固化剂为过氧化氢异丙苯(CHP)。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料，其特征在于所述引发剂为过苯甲酸叔丁酯（TBPB）。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料，其特征在于所述：
酚醛环氧乙烯基酯树脂、石墨烯负载TiO2纳米材料、固化剂、引发剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和颜料的重量份分别为酚醛环氧乙烯基酯树脂100重量份、15重量份石墨烯负载TiO2纳米材料、30重量份固化剂、2.3重量份引发剂、5.6重量份消泡剂、2.3重量份流平剂、2重量份防沉剂、5重量份颜料。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料，其特征在于所述：
酚醛环氧乙烯基酯树脂、石墨烯负载TiO2纳米材料、固化剂、引发剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和颜料的重量份分别为酚醛环氧乙烯基酯树脂100重量份、25重量份石墨烯负载TiO2纳米材料、35重量份固化剂、4.5重量份引发剂、6.8重量份消泡剂、4.5重量份流平剂、3重量份防沉剂、6重量份颜料。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料，其特征在于所述：
酚醛环氧乙烯基酯树脂、石墨烯负载TiO2纳米材料、固化剂、引发剂、消泡剂、流平剂、防沉剂和颜料的重量份分别为酚醛环氧乙烯基酯树脂100重量份、35重量份石墨烯负载TiO2纳米材料、40重量份固化剂、6.4重量份引发剂、7.4重量份消泡剂、6.4重量份流平剂、4重量防沉剂、6重量份颜料。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯负载TiO2/酚醛环氧乙烯基酯树脂防腐蚀涂料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）石墨烯/TiO2纳米复合材料的制备：首先，将适量纳米TiO2均匀分散到乙醇溶液中再和石墨烯混合，超声分散40min后的悬浮液；然后，以氮气作为反应的保护气氛、在紫外光照射的条件下反应15h；最后,将反应液抽滤,清洗滤渣并真空干燥,最终得到石墨烯/TiO2纳米复合材料；
（2）取40重量份醛环氧乙烯基酯树脂放置在混料釜中，加入石墨烯/TiO2纳米复合材料进行搅拌，搅拌转速为200r/min，持续搅拌10~20min，得到A组分；
（3）将剩余的醛环氧乙烯基酯树脂，加入消泡剂、固化剂、引发剂、流平剂和防沉剂，调整搅拌转速为400/min，持续搅拌20~40min，同时在搅拌的过程中进行15-40KHz的超声振动，得到B组分；
（4）保持转速200r/min对A组分进行搅拌，然后向其中加入B组分，，并在其中添加颜料，继续搅拌40min后，将混合液进行过滤，得到成品。
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