石墨烯功能性防污防腐涂料及制备、涂刷方法
【专利摘要】本发明公开了一种石墨烯功能性防污防腐涂料及制备、涂刷方法，它由下述组分按重量百分比组成：石墨烯0.01～5%，稀释剂2～8%，丙烯酸锌树脂30～50%，辅助材料40～60%；其制备方法是：先对石墨烯进行表面改性处理，得到功能化石墨烯；然后将获得的功能化石墨烯添加至稀释剂中，该功能化石墨烯与稀释剂的配比为1:800～2.5:1，经搅拌获得石墨烯浆料；经搅拌获得石墨烯浆料；最后将上述丙烯酸锌树脂、辅助材料与上述获得的石墨烯浆料按上述比例混合并搅拌，静止消泡，获得海洋船舶用防腐涂料，本发明的海洋船舶用涂料兼备防腐和防污效果，并可广泛应用于海洋船舶等设施领域中。
【专利说明】石墨烯功能性防污防腐涂料及制备、涂刷方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂料【技术领域】，尤其涉及一种石墨烯功能性防污防腐涂料及制备、涂 刷方法。
【背景技术】
[0002] 海洋腐蚀是指金属构件在海洋环境中发生的腐蚀，海洋环境是一种复杂的腐蚀环 境。在这种环境中，海水本身是一种强的腐蚀介质，同时波、浪、潮、流又对金属构件产生低 频往复力和冲击，加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢物等都对腐蚀过程产生直接或 者间接的加速作用。
[0003] 在船舶基板的表面涂覆一层涂料是海洋船舶最主要的防腐防污手段，为了提高涂 料的防腐性能，可在防腐涂料中加入具有鳞片状结构的云母粉或具有纳米结构的二氧化硅 等填料，增强涂层的致密性，降低防腐涂层的渗透性能；但这些结构仅能提供物理防腐，而 为了提高涂料的防污性能，需在防腐漆中渗入对生物有毒的物质，这些物质会在船舶行驶 过程中释放杀虫剂，对环境造成一定污染。因此，如何开发新型兼备防腐和防污效果的防污 防腐涂料成为船舶涂料发展中一个关键性科学技术问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种兼备防腐和防污效果的石墨烯 功能性防污防腐涂料。
[0005] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种海洋船舶用涂料，它有下述组 分按重量百分比组成：功能化石墨烯0. 01?5%，稀释剂2?8%，丙烯酸锌树脂30?50%， 辅助材料40?60%。
[0006] 所述稀释剂为甲苯、二甲苯、丁醇、丁酮或环己酮的一种或两种以上的混合物。
[0007] 所述的辅助材料中含有防污剂0. 06?8%、溶剂20?43%和填充料49?80%。优 选的，所述的防污剂为杀虫剂与二氧化铜的混合物；所述的填充料为纳米氧化物复合物，采 用钙钛矿型或尖晶石型；所述的溶剂选自醇类或苯类的一种或多种；该辅助材料防污性能 显著，在低浓度下即具防污效果，且性价比高； 石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维片层结构的新材料，具有优异的导电性能和 较高径厚比以及较薄的片层结构，将石墨烯应用于海洋船舶用涂料中可发挥物理防腐和化 学防腐两种优势，大大提高海洋船舶用涂料的防腐性能，同时石墨烯还被证明具有抗菌性 能，加入到海洋船舶用涂料中提高了其防污性能。在使用过程中，不会向海水中释放有毒物 质，绿色环保。
[0008] 本发明还公开了石墨烯功能性防污防腐涂料的制备方法，它包含以下步骤： a. 对石墨烯进行表面改性处理，得到功能化石墨烯； b. 将获得的功能化石墨烯添加至稀释剂中，该功能化石墨烯与稀释剂的配比为 1:800?2. 5:1，经搅拌获得石墨烯浆料； C.将上述丙烯酸锌树脂、辅助材料与上述获得的石墨烯浆料按上述比例混合并搅拌， 静止消泡，获得海洋船舶用防腐涂料。
[0009] 所述步骤a中的功能化石墨烯包含有羟基、羧基、氮基、氨基中的一种或几种官能 团。
[0010] 所述步骤c中还包括将石墨烯浆料、丙烯酸锌树脂和辅助材料，用高速剪切机在 1000?1500转/分钟的速度下搅拌20?30分钟。
[0011] 进一步，本发明还公开了石墨烯功能性防污防腐涂料的涂刷方法，该涂刷方法包 括：向所述海洋船舶用涂料中添加固化剂，混合并搅拌均匀，然后利用刷涂或滚涂或有气喷 涂或无气喷涂方式涂覆到船舶基板的表面，涂膜厚度为100?200 μ m，涂覆后，在室温20? 25°C凉置24h后，进行性能检测，其中所述的固化剂为聚酰胺高分子材料。
[0012] 本发明有益效果是：采用石墨烯作为该海洋船舶用涂料的重要组成部分，利用石 墨烯优异的导电性和片状结构特性，大大提高了本发明海洋船舶用涂料的强度和附着力， 并使之兼备防腐和防污两大显著效果，无毒环保，减少对操作工人的毒害以及对环境的污 染，本发明的海洋船舶用涂料可广泛应用于船舶、浮动码头、海洋石油平台、海底电缆、临海 发电厂冷却管道和海水养殖网箱等设施及领域。
【具体实施方式】
[0013] 下面对本发明的技术方案进行详细说明。
[0014] 实施例1 : a.将石墨溶于浓硫酸和浓磷酸的混合溶液中，加入高锰酸钾后于40 °C反应10小时， 然后加入混酸体积2倍的冰水。搅拌均匀冷却到室温，再加入石墨质量3倍的过氧化氢溶 液还原，反应完毕经洗涤、干燥后，制得氧化石墨烯将氧化石墨烯加入至3mol/L的苯胺盐 酸溶液中，反应后加入lmol/L的过氧二硫酸铵的盐酸溶液，经24h反应后利用米吐尔还原， 获得功能化石墨稀。
[0015] b.称取0. 02g功能化石墨烯分散于4g二甲苯中，搅拌20分钟，混合均勻获得石墨 烯浆料。
[0016] C.将所得石墨烯浆料加入至混合料中，该混合料包含丙烯酸锌树脂l〇〇g、防污剂 0. 06g、溶剂20. 92g、填充料75g，用高速剪切机1000转/分钟，搅拌30分钟后，静止消泡， 等待涂覆。
[0017] 实施例2: a.将石墨溶于浓硫酸和浓磷酸的混合溶液中，加入高锰酸钾后于40 °C反应10小时， 然后加入混酸体积2倍的冰水。搅拌均匀冷却到室温，再加入石墨质量3倍的过氧化氢溶 液还原，反应完毕经洗涤、干燥后，制得氧化石墨烯将氧化石墨烯加入至3mol/L的苯胺盐 酸溶液中，反应后加入lmol/L的过氧二硫酸铵的盐酸溶液，经24h反应后利用米吐尔还原， 获得功能化石墨稀。
[0018] b.称取8g功能化石墨烯分散于16g二甲苯中，搅拌25分钟，混合均勻获得石墨烯 浆料。
[0019] C.将所得石墨烯浆料加入至混合料中，该混合料包含丙烯酸锌树脂150g、防污剂 6g、溶剂45g、填充料99g，用高速剪切机1200转/分钟，搅拌25分钟后，静止消泡，等待涂 覆。
[0020] 实施例3 : a.将石墨溶于浓硫酸和浓磷酸的混合溶液中，加入高锰酸钾后于40 °C反应10小时， 然后加入混酸体积2倍的冰水。搅拌均匀冷却到室温，再加入石墨质量3倍的过氧化氢溶 液还原，反应完毕经洗涤、干燥后，制得氧化石墨烯；将氧化石墨烯加入至3mol/L的苯胺盐 酸溶液中，反应后加入lmol/L的过氧二硫酸铵的盐酸溶液，经24h反应后利用米吐尔还原， 获得功能化石墨稀。
[0021] b.称取23g功能化石墨烯分散于37g甲苯中，搅拌20分钟，混合均勻获得石墨烯 浆料。
[0022] c.将所得石墨烯浆料加入至混合料中，该混合料包含丙烯酸锌树脂173g、防污剂 18g、溶剂100g、填充料119g，用高速剪切机1500转/分钟，搅拌30分钟后，静止消泡，等待 涂覆。
[0023] 实施例4 : 本实施例采用实施例1中制得的石墨烯功能性防污防腐涂料，并向该涂料中添加 聚酰胺高分子材料，混合并搅拌均匀，然后利用有气喷涂方式进行涂料涂覆，涂膜厚度为 100 μ m，涂料涂覆后，在室温25 C晚直24h后，进彳了防腐蚀和防污性能检测。
[0024] 实施例5 : 本实施例采用实施例3中制得的石墨烯功能性防污防腐涂料，并向该涂料中添加聚酰 胺高分子材料，混合并搅拌均匀，然后利用滚涂方式进行涂料涂覆，涂膜厚度为200 μ m，涂 料涂覆后，在室温25 C晚直24h后，进彳了防腐蚀和防污性能检测。
[0025] 性能检测： 将上述实施例4、5的石墨烯功能性防污防腐涂料的性能按照GB/T 9755?2001进行 测试，防污性能按照GB/T 9780?2005进行测试，具体结果如表1 :
【权利要求】
1. 石墨烯功能性防污防腐涂料，其特征在于：石墨烯功能性防污防腐涂料的组分按重 量百分比组成为：功能化石墨烯0. 01?5%，稀释剂2?8%，丙烯酸锌树脂30?50%，辅助 材料40?60%。
2. 根据权利要求1所述的石墨烯功能性防污防腐涂料，其特征在于：所述稀释剂为甲 苯、二甲苯、丁醇、丁酮或环己酮的一种或两种以上的混合物。
3. 根据权利要求1所述的石墨烯功能性防污防腐涂料，其特征在于：所述的辅助材料 中包含有重量百分比为〇. 06?8%的防污剂、重量百分比为20?43%的溶剂和重量百分比 为49?80%的填充料。
4. 根据权利要求3所述的石墨烯功能性防污防腐涂料，其特征在于：所述的防污剂为 杀虫剂与二氧化铜的混合物；所述的填充料为纳米氧化物复合物；采用钙钛矿型或尖晶石 型，所述的溶剂选自醇类或苯类的一种或多种混合物。
5. -种石墨烯功能性防污防腐涂料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤： a. 对石墨烯进行表面改性处理，得到功能化石墨烯； b. 将获得的功能化石墨烯添加至稀释剂中，该功能化石墨烯与稀释剂的配比为 1:800?2. 5:1，经搅拌获得石墨烯浆料； c. 将丙烯酸锌树脂、辅助材料与所属的石墨烯浆料按比例混合并搅拌，静止消泡，获 得海洋船舶用防腐涂料。
6. 根据权利要求5述的石墨烯功能性防污防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步 骤a中的功能化石墨烯包含有羟基、羧基、氮基、氨基中的一种或几种官能团。
7. 根据权利要求5述的石墨烯功能性防污防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步 骤c中还包括将石墨烯浆料、丙烯酸锌树脂和辅助材料，用高速剪切机在1000?1500转/ 分钟的速度下搅拌20?30分钟。
8. 石墨烯功能性防污防腐涂料的涂刷方法，其特征在于：包括向所述石墨烯功能性防 污防腐涂料中添加固化剂，混合并搅拌均匀，然后利用刷涂或滚涂或有气喷涂或无气喷涂 方式涂覆到船舶基板的表面，涂膜厚度为1〇〇?200 μ m，涂覆后，在室温20?25°C凉置24h 后，进行性能检测。
9. 根据权利要求8所述的石墨烯功能性防污防腐涂料的涂刷方法，其特征在于：所述 的固化剂为聚酰胺高分子材料。
【文档编号】C09D133/02GK104231815SQ201410514871
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】孙明娟, 宋肖肖, 孟良, 侯士峰 申请人:济宁利特纳米技术有限责任公司