一种石墨烯复合防腐涂料的制作方法

1.本发明涉及一种石墨烯复合防腐涂料。


背景技术：

2.防腐涂料是众多防腐措施中最简单、有效且性价比高的方法。常见的工业涂料中主要采用环氧树脂、聚苯胺树脂，环氧树脂具有优异的机械性能，粘附力、耐腐蚀性，收缩率低。聚苯胺的抗划伤性和抗点蚀性能优越而多用于金属及海洋防腐。
3.石墨烯是一种碳原子经sp2杂化组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，层间存在的π－π键，拥有极高的机械强度、电子迁移率、导热系数及独特的化学结构，常作为新型填料与树脂材料复合，用于制备性能优异的石墨烯
‑
聚合物复合材料。石墨烯能够表现出优异的力学、电学性能及优良的加工性能，常作为防腐涂层的填料。
4.但石墨烯的分散性差，防腐涂料存放、制备过程不当，均会导致石墨烯团聚，严重降低了石墨烯的利用率。


技术实现要素：

5.本发明为了解决石墨烯复合防腐涂料中石墨烯团聚的问题，提出一种石墨烯复合防腐涂料。
6.本发明石墨烯复合防腐涂料按质量分数由25～30％的环氧树脂、4～7％石墨烯粉、12～22％溶剂、1.5～4％偶联剂、2～3％分散剂、1～2.5％防沉剂和余量的微纳米片状铝合金粉末制备而成；
7.石墨烯复合防腐涂料的制备方法为：将石墨烯粉与球形的铝合金粉末混合，进行球磨，得到附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末；将环氧树脂和溶剂混合均匀后，再依次加入所得附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末、偶联剂、分散剂、防沉剂，搅拌均匀，即完成。
8.本发明原理及有益效果为：
9.本发明对球形的铝合金粉末进行球磨，得到具有大比表面积的微纳米片状铝合金粉末，比表面积提高，将石墨烯粉附着至微纳米片状铝合金粉末的表面后，解决了石墨烯团聚的问题，同时石墨烯的片层被打开并嵌入至铝合金粉末，提高了与铝合金的结合强度。大比表面积的微纳米片状铝合金的引入提高了涂层的防锈、耐蚀、耐温和耐磨性能，能够在含氯化物、碳酸盐、硫化氢等介质的气体及水气混合物环境中长期使用。
具体实施方式
10.本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
11.具体实施方式一：
12.本实施方式石墨烯复合防腐涂料按质量分数由25～30％的环氧树脂、4～7％石墨
烯粉、12～22％溶剂、1.5～4％偶联剂、2～3％分散剂、1～2.5％防沉剂和余量的微纳米片状铝合金粉末制备而成；
13.石墨烯复合防腐涂料的制备方法为：将石墨烯粉与球形的铝合金粉末混合，进行球磨，得到附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末；将环氧树脂和溶剂混合均匀后，再依次加入所得附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末、偶联剂、分散剂、防沉剂，搅拌均匀，即完成。
14.本实施方式具备以下有益效果：
15.本实施方式对球形的铝合金粉末进行球磨，得到具有大比表面积的微纳米片状铝合金粉末，比表面积提高，将石墨烯粉附着至微纳米片状铝合金粉末的表面后，解决了石墨烯团聚的问题，同时石墨烯的片层被打开并嵌入至铝合金粉末，提高了与铝合金的结合强度。大比表面积的微纳米片状铝合金的引入提高了涂层的防锈、耐蚀、耐温和耐磨性能，能够在含氯化物、碳酸盐、硫化氢等介质的气体及水气混合物环境中长期使用。
16.具体实施方式二：
17.本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂。
18.具体实施方式三：
19.本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述石墨烯粉的粒径为500～1500目。
20.具体实施方式四：
21.本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述溶剂为丙二醇和二甲苯的混合物；丙二醇和二甲苯的质量比为(1～3):2。
22.具体实施方式五：
23.本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述偶联剂为γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
24.具体实施方式六：
25.本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述防沉剂由0.5～1wt.％的滑石粉和余量的聚酰胺蜡浆组成。
26.具体实施方式七：
27.本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述微纳米片状铝合金粉末材质为al
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mn合金，al
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mn合金中mn的质量分数为1.0～1.7％。
28.具体实施方式八：
29.本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述球磨工艺为：转速为1000～2500r/min，时间为5～8h。
30.具体实施方式九：
31.本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：所述球形的铝合金粉末粒径为70～100μm；球磨后得到的附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末的厚度为0.1～0.5μm之间，片径为5～15μm。
32.具体实施方式十：
33.本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：所述分散剂为聚羧酸盐或聚乙烯醇。
34.采用以下实施例验证本发明的有益效果：
35.实施例1：
36.本实施例石墨烯复合防腐涂料按质量分数由25％的环氧树脂、6％石墨烯粉、15％溶剂、2％偶联剂、3％分散剂、2.5％防沉剂和余量的微纳米片状铝合金粉末制备而成；
37.石墨烯复合防腐涂料的制备方法为：
38.将石墨烯粉与球形的铝合金粉末混合，进行球磨，得到附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末；将环氧树脂和溶剂混合均匀后，再依次加入所得附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末、偶联剂、分散剂、防沉剂，搅拌均匀，即完成；
39.所述球磨工艺为：转速为2000r/min，时间为8h；所述球形的铝合金粉末粒径为90μm；球磨后得到的附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末的厚度为0.1～0.5μm之间，片径为5～15μm；
40.所述环氧树脂为e51双酚a型环氧树脂，石墨烯粉的粒径为1000～1200目，溶剂为丙二醇和二甲苯的混合物；丙二醇和二甲苯的质量比为1:1；偶联剂为γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，分散剂为聚乙烯醇；
41.防沉剂由0.6wt.％的滑石粉和余量的聚酰胺蜡浆组成；微纳米片状铝合金粉末材质为al
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mn合金，al
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mn合金中mn的质量分数为1％；
42.本实施例所得涂层具有优异的防锈、耐蚀、耐温和耐磨性能。
43.表1为实施例1所得涂层室温固化后的性能测试结果。
44.表1
45.附着力,(划格法,间距1mm)1级1附着力,(拉脱法)mpa≥15耐冲击,kg*cm50干燥时间表干min≤10,实干h≤6柔韧性mm≤1铅笔硬度≥3h耐化学试剂hcl(10％),h2so4(30％)浸泡120d无小泡,无脱落,允许轻微变色耐柴油性0#90d不起泡,不起皱,不脱落中性耐盐雾h≥1000h耐沸水性≥24h,不起泡,不起皱,不脱落


技术特征：
1.一种石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：石墨烯复合防腐涂料按质量分数由25～30％的环氧树脂、4～7％石墨烯粉、12～22％溶剂、1.5～4％偶联剂、2～3％分散剂、1～2.5％防沉剂和余量的微纳米片状铝合金粉末制备而成；石墨烯复合防腐涂料的制备方法为：将石墨烯粉与球形的铝合金粉末混合，进行球磨，得到附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末；将环氧树脂和溶剂混合均匀后，再依次加入所得附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末、偶联剂、分散剂、防沉剂，搅拌均匀，即完成。2.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂。3.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述石墨烯粉的粒径为500～1500目。4.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述溶剂为丙二醇和二甲苯的混合物；丙二醇和二甲苯的质量比为(1～3):2。5.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述偶联剂为γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。6.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述防沉剂由0.5～1wt.％的滑石粉和余量的聚酰胺蜡浆组成。7.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述微纳米片状铝合金粉末材质为al
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mn合金，al
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mn合金中mn的质量分数为1.0～1.7％。8.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述球磨工艺为：转速为1000～2500r/min，时间为5～8h。9.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述球形的铝合金粉末粒径为70～100μm；球磨后得到的附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末的厚度为0.1～0.5μm之间，片径为5～15μm。10.根据权利要求1所述的石墨烯复合防腐涂料，其特征在于：所述分散剂为聚羧酸盐或聚乙烯醇。

技术总结
一种石墨烯复合防腐涂料，涉及一种石墨烯复合防腐涂料。为了解决石墨烯复合防腐涂料中石墨烯团聚的问题。本发明石墨烯复合防腐涂料按质量分数由25～30％的环氧树脂、4～7％石墨烯粉、12～22％溶剂、1.5～4％偶联剂、2～3％分散剂、1～2.5％防沉剂和余量的微纳米片状铝合金粉末制备而成。方法：将石墨烯粉与球形的铝合金粉末混合，进行球磨得到附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末；将环氧树脂和溶剂混合均匀后，再依次加入所得附着有石墨烯粉的微纳米片状铝合金粉末、偶联剂、分散剂、防沉剂，搅拌均匀。本发明将石墨烯粉附着至微纳米片状铝合金粉末的表面后，解决了石墨烯团聚的问题，所得涂层的防锈、耐蚀、耐温和耐磨性能优异。耐温和耐磨性能优异。


技术研发人员：赫晓东 徐忠海 蔡朝灿 王荣国 刘文博 杨帆
受保护的技术使用者：肇庆市海特复合材料技术研究院
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2021/11/17