一种光固化环氧石墨烯云铁中间漆及其制备方法与流程

1.本发明属于防腐涂料技术领域，具体涉及一种光固化环氧石墨烯云铁中间漆及其制备方法。


背景技术：

2.腐蚀一般是指金属材料在环境中与腐蚀介质相互作用，造成产品性能降低或破坏的现象。铁在水和氧气的环境中使用时容易受到腐蚀，据统计我国每年因腐蚀造成的经济损失巨大，因腐蚀产生的废旧钢铁约占每年钢铁产量的30％，占国民生产总值的5.3％，而防腐漆也不断被改进提升。实现金属材料的有效保护减缓锈蚀、延长使用寿命是涂料发展的一项重要目标。
3.目前对金属材料防腐措施采用最多的方法是在金属表面制备防腐涂层，防腐涂层的主要防腐原理为隔离阻挡作用。通过涂层将金属材料与腐蚀介质隔离开，阻碍金属与腐蚀介质接触发生腐蚀反应，涂层才能有效地起到保护材料免受腐蚀的作用。实际上树脂涂层固化后会在涂层内部留存一些大小不一的孔，当周围环境中的腐蚀性介质通过这些管道到达钢铁表面时就会引起钢铁的腐蚀，钢铁在腐蚀过程中所产生的锈迹其体积可膨胀20倍以上并最终导致防腐涂层因鼓泡脱落而失效。因此，在涂层中加入二维的鳞片状材料如云母氧化铁、玻璃鳞片等材料，一方面可与减少涂层中的孔隙，另一方面可以延长腐蚀介质渗透进入涂层内部的路径。
4.现有的防腐涂料中间漆，由于施工性能的限制需在涂料中加入大量的溶剂，固含量较低，容易对环境造成污染。目前研究的水性中漆，以水为介质，降低了voc排放，也是目前开发环保性涂料的主要方向。但水性涂料也存在缺陷，如水性中间漆在施工过程容易受到环境的影响，如气温较低时水易结冰，不利于涂料的施工和涂料的干燥。存储室温度较低时，水结冰后对涂料的分散稳定性会造成影响。此外由于水的极性较大，不利于涂料在基材表面的润湿等。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种光固化环氧石墨烯云铁中间漆及其制备方法，由于采用活性稀释剂，因此涂料固含量接近100％，是一种环境友好型涂料，同时具有固化速率高的特点，通过紫外光照射后可迅速固化成型进行下道工序，提升了施工效率。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种光固化环氧石墨烯云铁中间漆，包括以下质量份数的原料：
[0007][0008]
优选地，所述的环氧树脂为双酚a环氧树脂、酯环族环氧树脂、双酚f环氧树脂中的一种。
[0009]
优选地，所述的环氧活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚中的一种或两种的组合。
[0010]
优选地，所述的光引发剂为二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、三芳基苯乙酰基锍鎓盐、三芳基磺酸盐、芳氧基二芳基硫酸盐、二芳苯乙酰基硫酸盐中的一种。
[0011]
优选地，所述的云母氧化铁的目数为200-800目。
[0012]
优选地，所述的石墨烯为物理剥离石墨烯、还原氧化石墨烯、氧化石墨烯中的一种。
[0013]
优选地，还包括助剂，所述助剂包括磷酸锌1-3份、防沉剂1-2份、分散剂0.1-0.5份、消泡剂0.1-0.5份、流平剂0.1-0.5份、促进剂0.1-0.5份。
[0014]
优选地，所述防沉剂为byk-401，所述分散剂为byk-093，所述消泡剂为byk-066n，所述流平剂为byk-346，所述促进剂为dmp-30或ep-184。
[0015]
本发明提供一种上述的光固化环氧石墨烯云铁中间漆的制备方法，包括：
[0016]
将石墨烯加入环氧活性稀释剂中，使石墨烯粉体在环氧活性稀释剂中均匀分散，再将分散剂加入超声设备中超声处理，得到石墨烯浆料；
[0017]
在反应釜中加入环氧活性稀释剂、二氧化硅、云母氧化铁、环氧树脂、光引发剂和石墨烯浆料，搅拌使其充分润湿分散均匀制得光固化石墨烯云铁中间漆。
[0018]
优选地，在反应釜中还加入助剂，加入方法为：在反应釜中依次加入环氧活性稀释剂、防沉剂、促进剂、分散剂、磷酸锌和消泡剂并低速搅拌10-20min，搅拌速度为圆盘圆周速度20m/s，然后分别添加二氧化硅、云母氧化铁、环氧树脂、光引发剂和石墨烯浆料，在高速条件下搅拌30min以上使其充分润湿分散均匀，搅拌速度为圆盘圆周速度25-30m/s，再在中低转速下加入流平剂，补加消泡剂，最后搅拌15～20min，搅拌速度为圆盘圆周速度15-20m/s，制得光固化石墨烯云铁中间漆。
[0019]
本发明所达到的有益效果：本发明采用阳离子光固化技术，制备了一种光固化环氧石墨烯云铁中间漆。由于采用活性稀释剂，因此涂料固含量接近100％，是一种环境友好型涂料，同时具有固化速率高的特点，通过紫外光照射后可迅速固化成型进行下道工序，提升了施工效率。本发明将云母氧化铁鳞片和片层较薄的石墨烯材料相互结合，进一步的增加了涂层的致密性，提升了涂层的阻隔作用，因而提升了涂层的防腐性能。
附图说明
[0020]
图1是本发明光固化环氧石墨烯云铁中间漆制备方法的流程图；
[0021]
图2是不同实施例盐雾试验照片。
具体实施方式
[0022]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0023]
实施例1
[0024]
一种光固化石墨烯云铁中间漆，包括以下质量份数的原料：双酚a环氧树脂e51 40份，丁基缩水甘油醚活性稀释剂15份，光引发剂二芳基碘鎓盐2份，还原氧化石墨烯1份，800目云母氧化铁30份，磷酸锌1份，二氧化硅1份，防沉剂1份，分散剂0.1份，消泡剂0.2份，流平剂0.1剂，促进剂0.1份。
[0025]
取1份还原氧化石墨烯加入5份丁基缩水甘油醚活性稀释剂。用高速分散机进行高速分散，进行初分散以圆盘圆周速度20m/s的转速分散10min，然后将转速升高至圆盘圆周速度25-30m/s分散20min，使石墨烯粉体在环氧活性稀释剂中均匀分散，将分散液加入超声设备中超声处理30min后备用。
[0026]
在反应釜中依次加入对应量的环氧活性稀释剂、防沉剂、促进剂、分散剂、磷酸锌和消泡剂，其中环氧活性稀释剂10份，消泡剂0.1份，600rad/min的速度搅拌20min，然后分别添加对应量的二氧化硅、云母氧化铁鳞片、环氧树脂、光引发剂和石墨烯浆料，在高速条件下搅拌30min以上使其充分润湿分散均匀，搅拌速度为圆盘圆周速度25-30m/s，再在中低转速下加入流平剂，补加0.1份消泡剂，最后搅拌20min，搅拌速度为圆盘圆周速度15-20m/s，即可制得光固化石墨烯云铁中间漆。
[0027]
根据《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》中gb/t 1771耐中性盐雾测试方法，测试涂料的防腐性能，测试结果见表1与图2。
[0028]
实施例2
[0029]
一种光固化石墨烯云铁中间漆，包括以下质量份数的原料：双酚a环氧树脂e42 20份，1，4-丁二醇二缩水甘油醚活性稀释剂30份，光引发剂三芳基硫鎓盐1份，还原氧化石墨烯3份，350目云母氧化铁40份，磷酸锌3份，二氧化硅2份，防沉剂2份，分散剂0.5份，消泡剂0.4份，流平剂0.5剂，促进剂0.5份。
[0030]
涂料制备工艺同实施例1。
[0031]
测试方法同实施例1，测试结果见表1与图2。
[0032]
实施例3
[0033]
一种光固化石墨烯云铁中间漆，包括以下质量份数的原料：双酚f环氧树脂f51 30份，己二醇二缩水甘油醚活性稀释剂26份，光引发剂三芳基苯乙酰基锍鎓盐1份，物理剥离石墨烯1份，200目云母氧化铁40份，磷酸锌2份，二氧化硅2份，防沉剂2份，分散剂0.2份，消泡剂0.2份，流平剂0.2剂，促进剂0.2份。
[0034]
涂料制备工艺同实施例1。
[0035]
测试方法同实施例1，测试结果见表1与图2。
[0036]
实施例4
[0037]
一种光固化石墨烯云铁中间漆，包括以下质量份数的原料：酯环族环氧树脂六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯30份，乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂20份和苯基缩水甘油醚6份，光引发剂三芳基苯乙酰基锍鎓盐1份，物理剥离石墨烯1份，350目云母氧化铁40份，磷酸锌2份，二氧化硅5份，防沉剂2份，分散剂0.1份，消泡剂0.2份，流平剂0.2剂，促进剂0.2份。
[0038]
涂料制备工艺同实施例1。
[0039]
测试方法同实施例1，测试结果见表1与图2。
[0040]
实施例5
[0041]
一种光固化石墨烯云铁中间漆，包括以下质量份数的原料：1,2-环氧-4-乙烯基环己烷30份，乙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂20份和烯丙基缩水甘油醚8份，光引发剂芳氧基二芳基硫酸盐1份，氧化石墨烯1份，350目云母氧化铁30份，磷酸锌2份，二氧化硅5份，防沉剂2份，分散剂0.1份，消泡剂0.2份，流平剂0.2剂，促进剂0.2份。
[0042]
涂料制备工艺同实施例1。
[0043]
测试方法同实施例1，测试结果见表1与图2。
[0044]
对比例1
[0045]
对比例1配方组成中不包含实施例1配方中的还原氧化石墨烯组分，其余组分与实施例1相同。
[0046]
涂料制备工艺同实施例1。
[0047]
测试方法同实施例1，测试结果见表1与图2。
[0048]
对比例2
[0049]
对比例2涂料包括以下原料：双酚a环氧树脂e42质量份数20份，二甲苯30份，还原氧化石墨烯3份，350目云母氧化铁40份，磷酸锌3份，二氧化硅2份，防沉剂2份，分散剂0.5份，消泡剂0.4份，流平剂0.5剂，促进剂0.5份。
[0050]
改性胺规固化剂4份，涂敷前加入涂料中混合均匀，熟化30min。
[0051]
涂料制备工艺同实施例1。
[0052]
测试方法同实施例1，测试结果见表1与图2。
[0053]
表1.涂料的防腐性能测试结果
[0054]
测试项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1对比例2耐中性盐雾性能1000h1200h1300h1200h1100h800h750h
[0055]
从上表可以看出，石墨烯的加入可明显改善光固化环氧中间的耐盐雾性能，比较实施例1和对比例1可以看出，实施例1为加石墨烯的光固化环氧云铁中间漆，其相比于对比例1的耐盐雾性能高200h。对比例2为传统的溶剂型的环氧云铁中间漆，其树脂填料配比与实施例2中的相同，不同在于对比例2为溶剂分散，室温固化，实施例2为光固化，活性稀释剂分散，光固化环氧石墨烯云铁中间漆的防腐性能高于传统防腐性能的450h。
[0056]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。