[发明专利]一种钢紧固件用石墨烯涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制备方法，具体涉及一种钢紧固件用石墨烯涂料及其制 备方法。

背景技术

航空航天、海洋船舶、交通运输、道路桥梁、石油化工、建筑等领域应用广泛的 钢紧固件，是现代工业社会不可或缺的材料。然而，在使用过程中的钢紧固件易受高 温、高湿、盐雾、酸雨、紫外线等因素影响而发生各种腐蚀：如电化学腐蚀、应力腐 蚀、电偶腐蚀等。腐蚀的结果使紧固作用失效，存在潜在的安全隐患，诱发重大机械 事故；同时，腐蚀也会造成紧固件难以拆卸，增加维护、维修的作业时间和人力成本。 目前，针对钢紧固件的防腐主要有以下几种传统方法：电镀锌、电镀铬、电镀镉、热 浸镀锌、达克罗处理、涂装特氟龙涂料。但这些方法都存在一定的不足，电镀锌、电 镀铬及电镀镉容易产生氢脆，环境污染严重，防腐效果一般；热浸镀锌在施工过程中 易脱落，出现锁死现象；达克罗涂层硬度低、易划伤，在装配过程中极易造成破损， 失去防护作用，且达克罗处理液中的六价铬具有致癌作用，对人体和环境危害巨大； 特氟龙涂料成本高、附着力一般，且厚度较高，难以满足紧固件的装配尺寸精度要求。 CN103342957A号中国专利公开了一种含氟聚合物紧固件防腐涂层及其制备方法， 其中披露的涂层以聚酰胺酰亚胺的N-甲基吡咯烷酮溶液为粘结底漆、含氟聚合物酚 醛环氧树脂漆为面漆，提供的涂层虽然厚度高达20～30μm，但耐盐雾的时间仅为 150～210h。因此，需要一种涂层厚度薄、防腐效果好且不含有毒重金属(如铅、铬、 镉等)的钢紧固件涂料。

石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是目前 已知的最薄、最坚硬的纳米材料，自面世以来即受到广泛研究。石墨烯材料具有“小 尺寸效应”，据此可填充到聚合物基体的微孔和缺陷中，使涂层致密性大大提高；此 外，二维片状结构的石墨烯薄膜通过层层交织和叠加，产生“迷宫效应”，这无疑延长 了腐蚀介质穿透基材的路径，增加了腐蚀介质穿透基材的难度，从而产生一种物理隔 绝和屏蔽作用。石墨烯的这些特性在防腐涂层领域获得应用；CN102604533A号中 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其制备方法，其中提供 的涂料由成膜物质、聚苯胺与石墨烯复合材料、颜料、填料、防流挂剂、分散剂、流 平剂、消泡剂、溶剂构成，该专利公开涂料中的石墨烯由于径厚比高，柔韧性好，因 而可提供了优良的物理防腐作用，而负载在石墨烯表面的聚苯胺又可以提供电化学防 腐作用，二者的协同作用机制使得该涂料具有优良的金属腐蚀防护性能；CN 103173095A号中国专利公开了以石墨烯、锌粉、填料、环氧树脂、溶剂为主要原料 的富锌环氧防腐涂料，由于石墨烯的加入降低了漆膜厚度，减少了锌粉用量。

上述是关于紧固件防腐涂层和石墨烯防腐涂料及其制备方法的技术，但是将石墨 烯用于钢紧固件涂料的报道未有公开。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术的不足，提供一种厚度薄、硬度高、耐磨损、附 着力好、摩擦系数低、耐腐蚀性能优异的钢紧固件用石墨烯涂料及其制备方法。

实现本发明目的技术方案如下：

一种钢紧固件用石墨烯涂料，涂料包括按质量份计的以下组份：脲醛树脂，20～50 份；三聚氰胺-甲醛树脂，1～10份；石墨烯，0.1～5份；铝银浆，5～30份；锌粉，5～30 份；填料，2～20份；助剂，1～8份；溶剂，10～70份。

进一步的，石墨烯的比表面积为50～2500m²/g，层数为1～50层；铝银浆为鳞片 状非浮型铝银浆，细度为1～30μm；锌粉为鳞片状，粒径为1～30μm。

进一步的，填料为从磷酸锌、钼酸锌、钨酸锌、钒酸铋、三聚磷酸铝、二硫化钼 和聚四氟乙烯微粉中选出的三种组份的组合物。

进一步的，助剂包括润湿分散剂、基材润湿剂、消泡剂、流平剂和定向剂。

进一步的，溶剂为甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、乙苯、环己烷、正己 烷、正辛烷、丙酮、2-丁酮、环己酮、4-甲基-2-戊酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸异 丙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、醋酸叔丁酯、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、丙二 醇单甲醚、丙二醇单丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、甲醇、乙醇、异 丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇中两种或多种的组合。

进一步的，一种钢紧固件用石墨烯涂料的制备方法，所述方法包括下述步骤：