[发明专利]一种新型石墨烯浆料改性环氧锌粉防腐涂料及其制备方法

说明书

一种新型石墨烯浆料改性环氧锌粉防腐涂料及其制备方法，防腐涂料的组成包括环氧树脂、石墨烯‑环氧树脂浆料、金属锌粉、功能填料以及其它功能助剂，通过制备分散性好、导电性能优的石墨烯‑环氧树脂浆料，有效改善石墨烯直接添加所导致的团聚现象，同时减少锌粉的用量，并与环氧树脂和功能填料复配，改善石墨烯在涂料中的分散性；在制备工艺方面利用砂磨与高速分散工艺相结合，实现了石墨烯在涂料中的稳定分散，保证了涂料细度，使制备的涂料较传统环氧富锌涂料，附着力好、耐盐雾性能优异、具备出色的防腐性能，与传统环氧富锌涂料相比，本发明制备的防腐涂料锌粉含量大幅减少，耐盐雾性能可达4000h，附着力＞8MPa，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及化工材料领域，具体的说是一种新型石墨烯浆料改性环氧锌粉防腐涂料及其制备方法。

背景技术

石墨烯作为新一代杰出碳材料，应用于环氧锌粉防腐涂料具有以下优势：石墨烯具有优异的导电性，可以在金属锌粉之间形成电子传输通道，无需大量锌粉紧密堆积，减少锌粉用量，同时后期可以绕过锌盐连接未反应的锌粉，提高锌粉的利用率，节约资源；石墨烯的加入取代了部分锌粉，提高了涂层连接强度；石墨烯表面具有疏水效应，与水的接触角很大，材料耐水性能显著提高；石墨烯独特的二维片层结构可层层叠加，形成水分子、氯离子等小分子腐蚀介质难以通过的致密隔绝层，材料的屏蔽性能大幅提升。环氧富锌涂料是船舶、海洋设施、桥梁、大型设备以及各类大型建筑等钢构设备方面最重要的、使用最普遍的防腐蚀涂料品种之一，专利CN107345110A公布了一种提高防腐性能的环氧富锌底漆制备方法，发明者将石墨烯直接添加到涂料体系中，配以20％～30％金属锌粉与30％～50％填料，制备的涂层耐盐雾性能提高到几千小时，且贮存稳定、不易产生沉底现象；专利CN106634438A公布了一种石墨烯改性溶剂型环氧富锌涂料制备方法，发明者首先将石墨烯表面进行苯磺酸功能化改性，然后添加至涂料体系中，试验研究表明改性石墨烯添加量不到1％的量即可实现耐盐雾性能提升至传统环氧富锌涂料的2倍。

环氧富锌涂料主要依靠体系中的锌粉金属活性强于钢基材的特性，对钢铁进行阴极保护，同时锌粉氧化后产生的锌盐可以填充涂层的缺陷，阻挡腐蚀介质的渗入，起到自修复的效果。因此环氧富锌涂料性能的优劣与锌粉含量的高低密切相关。然而高含量的金属锌粉(70％～90％)易导致富锌底漆连接强度差，大多数环氧富锌涂料附着力不大于5MPa；而且由于部分锌粉在后期产生为介电性的锌盐，使得金属锌粉之间相互不连通，一定程度上也影响了锌粉的使用效率。因此，如何降低环氧锌粉防腐涂料中的锌粉含量，提高锌粉底漆的连接强度，保证环氧富锌涂料的防腐性能是当下的研究热点，具备非常广阔的市场前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题的不足，本发明提出一种新型石墨烯浆料改性环氧锌粉防腐涂料及其制备方法，一是通过制备高分散性石墨烯-环氧树脂浆料，大幅改善石墨烯在涂料中的分散性；二是创新性的将砂磨与高速分散工艺有效结合，实现石墨烯在涂料体系中的稳定分散，同时减少锌粉的用量，保证涂料细度，以期提高涂层的连接强度与防腐性能。

本发明为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是：一种新型石墨烯浆料改性环氧锌粉防腐涂料，包括甲组分和乙组分，所述甲组分和乙组分的质量比为7：1～9：1，按重量份数，甲组分包括20～30份环氧树脂、3～6份石墨烯-环氧树脂浆料、40～50份金属锌粉、10～15份功能填料、0.5～1份分散剂、0.5～1份防沉剂、0.5～1份消泡剂、5～10份混合溶剂，乙组分包括40～60份聚酰胺固化剂和40～60份混合溶剂；其中，所述石墨烯-环氧树脂浆料中，石墨烯的重量为所述石墨烯-环氧树脂浆料总重量的3～5％。

一种新型石墨烯浆料改性环氧锌粉防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备石墨烯-环氧树脂浆料：按重量份数，称取3～5份石墨烯、95～97份环氧树脂，放入分散罐中混合，同时加入0.3～0.5份分散剂、0.5～1份表面活性剂进行高速分散，分散均匀后加入砂磨珠将浆料研磨至细度≤10μm；其中，所述石墨烯为3层石墨烯、5层石墨烯、10层石墨烯中的一种或几种；