CN107400442A - 石墨烯改性水性环氧重防腐涂料及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性水性环氧重防腐涂料，由A组分和B组分按4:1的重量配比混合制成，其中，A组分包括：双酚A水性环氧乳液40~50、石墨烯0.5~2、水性磷酸锌4~8、水性磷钼酸锌4~8、氧化铁红10~15、气相二氧化硅1~2、纳米氧化锌1~2、云母氧化铁红5~10、有机缓蚀剂1~2、179防闪锈剂1~2、190分散剂0.3‑0.6、1008润湿剂0.3~0.5、BYK‑011消泡剂0.5~1.5、7580抑泡剂0.3~0.5、BYK420抗流挂助剂0.3~1.5、AMP‑95 pH调节剂0.3~0.5、去离子水若干，B组分为：多元胺加成物水性环氧固化剂。本发明涂料具有优良的物理性能和优异的耐化学品性，特别是耐盐雾性，漆膜坚韧耐磨，附着力强，施工适应性强,具有很好的环保性。

Description

石墨烯改性水性环氧重防腐涂料及其检测方法

技术领域

本发明涉及金属材料防腐蚀涂装领域，特别涉及一种石墨烯改性水性环氧重防腐涂料及其检测方法。

背景技术

在防腐涂料的发展过程中，国家在节能减排、环境保护、低碳建设等方面对涂料行业的减抗发展起到了很大的推动作用，与此同时也对防腐涂料行业提出了更高的要求。随着环保意识的不断提高，促使涂料企业开发传统溶剂型涂料的替代品(水性防腐涂料等)；开发传统污染重、有毒的含重金属颜料的防腐涂料的替代品(如开发以复合磷酸盐防锈涂料为基础的防腐涂料，开发用石墨烯改性的重防腐涂料，加入1％含量的石墨烯替代50％的锌粉，可以达到环氧富锌涂料相同的防腐效果的同时提高防腐蚀时间，并提高防腐涂料的物理机械性能，特别是硬度和耐摩擦寿命。

我国水性工业涂料的研发水平与国外相比还有一定的差距，如国产水性防腐涂料某些性能达不到同类溶剂型防腐涂料水平，满足不了防腐涂料在桥梁、铁路、户外钢结构等方面的应用要求；国产水性防腐底漆及配套研究欠缺；成本价高等。

目前市售水性环氧防腐蚀涂料在硬度、耐磨擦寿命及耐盐雾时间方面与溶剂型环氧防腐涂料仍有差距，在工业防腐领域还无法完全替代溶剂型环氧防腐涂料。

石墨烯(Graphene)是由单层碳原子紧密堆积成的具有二维片层结构的一种碳质新材料，具有优异的电性能和高的径厚比(＞200)以及薄的片层结构(＜1nm)，是已知最薄、最强的材料。在石墨烯中，碳原子的排列就像鸡爪印网，每一层非常薄，呈透明状，一盎司可以覆盖28个足球场(Graphene：Corrosinon-InhibitingCoating，Dhiraj Prasai，ACSNANO，2012年第6卷第2期：1102-1108)。迪拉吉·普拉赛(Dhiraj Prasai)和他的同事们指出，使用原子薄层石墨烯作为保护涂层，能够抑制腐蚀下面的金属。但是该方法中，石墨烯是通过化学气相沉积法制备获得，只能停留在理论研究阶段，且成本极高，无法进化工业化。

目前，公开号为CN102604533A的中国专利公开了一种基于聚苯胺与石墨烯复合材料的防腐涂料及制备方法。以重量分数计由以下组分构成：成膜物质20--90；聚苯胺与石墨烯复合材料0.1--20；颜料1--10；填料1--10；防流挂助剂0.1--3；分散剂0.1--4；流平剂0.01-2；消泡剂0.01-2；溶剂1-50。

这种防腐涂料中，石墨烯的添加步骤复杂，需要配置氧化剂等溶液，重要的是其中涉及导致环境污染的铬等金属的使用，造成环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯改性水性环氧重防腐涂料，其具有防腐性能优异，基材附着力强，柔韧性以及耐冲击性好，硬度高，耐摩擦性能优，优异的耐盐雾性，施工适应性强等优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种石墨烯改性水性环氧重防腐涂料，由A组分和B组分按4∶1的重量配比混合制成，其中，A组分包括：

B组分包括：

水性环氧固化剂6870 100％wt。

本发明的另目的是提供一种石墨烯改性水性环氧重防腐涂料的检测方法，其具有检测方法简单、工作效率高等优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种石墨烯改性水性环氧重防腐涂料的检测方法，包括以下步骤：1)采用去离子水调整喷涂粘度；

2)将喷涂粘度调整为40-50s(涂4杯)，喷涂2-3道；

3)样板置于25℃恒温箱中干燥48小时检测性能。

通过上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

所述石墨烯提高涂料防腐性：有物理防腐和点化学防腐多重作用。

石墨烯片层的共轭结构，在涂层中层层叠加形成致密的隔热层，阻隔水分对涂膜的浸润与渗透，起到物理防腐作用，石墨烯表面疏水特性加强了防水渗透性。

电化学防腐作用：钢铁底材阳极反应使Fe失去电子逐步被腐蚀，石墨烯的导电性能使其能迅速地将阳极反应中Fe失去的电子传导到涂料表面，阻止Fe→Fe3+反应，防止铁锈生成发生腐蚀。

所述水性磷酸锌可水解产生磷酸根，形成杂多酸，该杂多酸能与锈层内活泼的铁锈酸FeOOH生成杂多酸类配合物，所述氧化铁红化学性质稳定，质地坚定，颗粒细微，具有优良的填充性，可提高漆膜的致密度，增强漆膜的抗渗性，因此，上述三种颜料可起到协同稳定铁锈的作用；所述填料选自绢云母粉，所述绢云母粉具有很高的径厚比，其在涂膜中分布排列所形成的屏障可有效阻止外部腐蚀介质的侵入；上述颜填料不含Pb、Sb、Hg、Cr等有毒重钢铁，符合欧盟ROSE环保标准。

所述水性磷钼酸锌为改性磷钼酸锌和具有缓释作用的有机氮改性的锌盐。其主要特点：环保无毒，不含重金属，不可燃，在水性涂料中极易分散，不增稠，成品储存极其稳定。防腐机理：磷钼酸锌与被涂物表层发生化学络合，形成不溶的钝化膜，抑制环境对金属底材的腐蚀。

所述纳米氧化锌具有一般氧化锌无法比拟的新性能和新用途，能使涂层具有屏蔽紫外线、吸收红外线及杀菌防霉作用，因此它可广泛应用于建筑内外墙乳液涂料及其他涂料中。同时它的增稠作用还有助于提高颜料分散的稳定性。纳米氧化锌在水性涂料中，耐沾污性、耐人工老化性、耐水耐碱性、耐洗刷性、硬度及附着力等传统机械力学性能得到极大的改善。

综上所述：本发明的防腐涂料，可以实现金属基材的钝化和缓蚀，同时避免了可以导致环境污染的铬等金属的使用，而且制备简单、成本低、易于工业化批量生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1～实施例3中石墨烯改性水性环氧重防腐涂料各组分及其含量参见表1。

表1：

根据本行业通用测试标准和常规测试方法，对实施例1所制石墨烯改性水性环氧重防腐涂料成品以及市售同类环氧防腐涂料的主要性能指标进行检测和比较，测试结果参见表2。

表2：

表2测试数据表明，与同类产品相比，本发明石墨烯改性水性环氧重防腐涂料对环境友好，防腐性能优异，基材附着力强，柔韧性和耐冲击性好，有极强的耐盐雾，耐酸碱性和很好的单道涂装抗流挂性。

实施例1～实施例3中石墨烯改性水性环氧重防腐涂料的制备工艺如下：

步骤a.按照配方量称取去离子水，低速搅拌(400-600转/分)，边搅拌边加入pH调节剂、水性分散剂、水性润湿剂、水性消泡剂、水性抑泡剂、防闪锈剂。搅拌5-10分钟。

步骤b.边搅拌边加入水性磷酸锌、云母氧化铁红、水性磷钼酸锌、水性纳米氧化锌、氧化铁红、石墨烯、气相二氧化硅。600-800转/分，搅拌10-15分钟。采用砂磨机研磨至细度为50微米。

步骤c.补加配方量的水性环氧乳液，防流挂助剂，有机缓蚀剂，600-800转/分，搅拌10-15分钟。

使用时，将A组分和B组分按照4∶1的重量配比混合，搅拌均匀，制得石墨烯改性水性环氧重防腐涂料成品。

需要检测时，采用去离子水调整喷涂粘度，将喷涂粘度调整为40-50s(涂4杯)，喷涂2-3道，样板置于25℃恒温箱中干燥48小时检测性能。

上述实施例中所述试验方法如无特殊说明均为本领域常规方法，所述试剂和材料均为市售商品。

本发明涂料具有优良的物理性能和优异的耐化学品性，特别是耐盐雾性，漆膜坚韧耐磨，附着力强，施工适应性强，具有很好的环保性。

本发明可用于C4环境，甚至C5环境。尤其轨道车辆、工程机戒、LHG车辆和储罐、卡车和公共汽车等应用。

上述的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 (2)

1.一种石墨烯改性水性环氧重防腐涂料，其特征在于：由A组分和B组分按4:1的重量配比混合制成，其中，

A组分包括：

水性环氧乳液 40～50wt%

水性磷酸锌 4～8wt%

云母氧化铁红 5～10wt%

水性磷钼酸锌 4～8wt%

纳米氧化锌 1～2wt%

氧化铁红 10～15wt%

石墨烯 0.5～2wt%

气相二氧化硅 1～2wt%

有机缓蚀剂 1～2wt%

防闪锈剂179 1～2wt%

分散剂BYK-190 0.3～0.6wt%

润湿剂1008 0.3～0.5wt%

消泡剂BYK-011 0.5～1.5wt%

抑泡剂7580 0.3～0.5wt%

抗流挂助剂BYK420 0.3～1.5wt%

pH调节剂AMP-95 0.3～0.5wt%

去离子水 20～25wt%；

B组分包括：

水性环氧固化剂 6870 100wt%。

2.一种石墨烯改性水性环氧重防腐涂料的检测方法，包括以下步骤：1）采用去离子水调整喷涂粘度；

2）将喷涂粘度调整为40—50s（涂4杯），喷涂2-3道；

3）样板置于25℃恒温箱中干燥48小时检测性能。