一种环氧石墨烯富锌重防腐漆及其制备方法与流程

本发明涉及防腐涂料，尤其涉及一种环氧石墨烯富锌重防腐漆及其制备方法。

背景技术：

1、在日常生活中，金属制品的腐蚀对其使用性能造成极大的负面影响，而防腐涂料是一种常见的金属制品防腐手段，能够对抗金属制品在使用环境中的腐蚀现象，延长金属制品的使用时间。环氧富锌涂料，是一种使用范围相当广泛的涂料，主要通过以下几种方式来起到防腐效果：借助环氧富锌涂料含有的高含量锌粉，锌粉固含量一般大于70％，形成导电网络，牺牲阳极(zn)从而保护阴极(fe)，锌粉氧化后，形成不导电的zno，转为阻隔防腐；环氧树脂和锌粉等填料形成的结构能够阻挡氧气、水分等腐蚀因素的侵入，延缓腐蚀进程；但过高的锌粉会导致涂层的多孔、附着力下降，成本增加。

2、目前，有大量研究者将石墨烯添加到环氧富锌涂料体系中从而提高其防腐性能，石墨烯具有比面积较高、导电性强和片层结构的特点，能够提高环氧富锌涂料的阴极保护能力和阻隔效果。公开号cn 114133831 a专利申请公开了一种氧化石墨烯水性环氧涂层及其制备方法，涂层是由氧化石墨烯水性环氧涂料进行涂覆制备而成，其中氧化石墨烯水性环氧涂料将水性环氧树脂、润湿剂、防闪锈剂、流平剂、防沉剂、云母粉、氧化石墨烯、分散剂、锌粉通过机械搅拌分散得到，加入氧化石墨烯后可以起到物理屏蔽防腐和电化学效应防腐双重作用，极大地提高了防腐效果，该发明中锌粉和氧化石墨烯通过机械搅拌混合得到的，整体分散性较好，但是锌粉偏重、氧化石墨烯偏轻通过机械混合后还是存在局部聚集分散不均匀，没有很好的发挥锌粉和氧化石墨烯的防腐作用，影响到涂层的防腐性能，而且该发明中还需要加入防闪锈剂。公开号cn 108690456 a专利申请公开一种水性环氧富锌底漆及其制备方法，该发明的底漆中除了加入锌粉和氧化石墨烯外还需要加入磷铁粉、防闪锈剂防腐成分才能得到较好的防腐效果。

技术实现思路

1、针对以上不足，本发明提供一种环氧石墨烯富锌重防腐漆及其制备方法，通过环氧石墨烯和锌的相互作用提高石墨烯富锌防腐漆的防腐性能，降低锌粉的用量，具体技术方案如下：

2、一种环氧石墨烯富锌重防腐漆的制备方法，按质量百分比计，所述重防腐漆由以下原料组成：环氧树脂7-15％、锌粉24-32％、氧化石墨烯0.4-0.7％、润湿分散剂3-6％、硅烷偶联剂0.1-0.3％、防沉剂1.5-2.5％、有机溶剂45-54％、环氧活性稀释剂0.8-1.2％、聚硫橡胶1.5-2.0％、环氧树脂固化剂4-6％；所述制备方法包括以下步骤：

3、(1)将氧化石墨烯和锌粉进行混合，依次用超纯水、乙醇进行清洗，过滤，真空干燥、研磨，得到预处理的氧化石墨烯和锌粉混合物a；

4、(2)将步骤(1)得到的预处理的氧化石墨烯和锌粉混合物a与乙醇按质量比1:8～20混合得到悬浊液，将悬浊液加入到高温高压反应釜中，通入氮气，然后在压力为3-5mpa、温度为244-260℃条件下反应1-1.5h，释放压力，冷却至室温取出产物，真空干燥，得到混合物b；

5、(3)将步骤(2)得到的混合物b和硅烷偶联剂、润湿分散剂和有机溶剂混合，使用高速分散机进行第一次搅拌，然后超声处理，再加入环氧树脂、防沉剂、有机溶剂、环氧活性稀释剂和聚硫橡胶，使用高速分散机进行第二次搅拌，得到环氧石墨烯富锌重防腐漆。

6、优选地，上述的制备方法中，所述环氧树脂的环氧值为175-195g/eq；所述锌粉中金属锌含量≥97％，平均粒径d50为5-8μm；所述氧化石墨烯的单层片径为0.1-8μm，可剥离率＞95％，具有羧基基团；所述润湿分散剂胺值为9-12mgkoh/g，所述聚硫橡胶分子量为800-1200。

7、优选地，上述的制备方法中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述防沉剂主要成分为聚酰胺蜡；所述有机溶剂为二甲苯、乙二醇丁醚醋酸酯、正丁醇中的一种或多种；所述环氧稀释剂为丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚的一种或者多种。所述固化剂为三乙烯四胺、苯胺、乙二胺中的一种或者多种。

8、优选地，上述的制备方法中，所述步骤(1)中，依次用超纯水、乙醇进行清洗、过滤具体步骤为：使用超纯水清洗氧化石墨烯和锌粉混合物，使用滤纸进行过滤，滤纸孔径范围为25nm-100nm；重复超纯水清洗-过滤步骤2-5次；

9、再用无水乙醇进行清洗，清洗过程中使用使用高速分散机进行搅拌，高速分散机转速1000-2000rpm，搅拌时间3-5min，使用滤纸进行过滤，滤纸孔径范围为25nm-100nm；重复无水乙醇清洗-过滤步骤1-3次。通过乙醇处理有利于后续在高温高压釜中的反应。

10、优选地，上述的制备方法中，所述步骤(1)中，真空干燥工艺参数为：加热温度为100-150℃、加热时间为5-8h，研磨后过400-600目筛网。

11、优选地，上述的制备方法中，所述步骤(2)中，将悬浊液加入到高温高压反应釜中，悬浊液的加入量为高温高压反应釜体积容量的40-60％。

12、优选地，上述的制备方法中，所述步骤(2)中，真空干燥工艺参数为：加热温度为100-150℃、加热时间为1-3h。

13、优选地，上述的制备方法中，所述超声处理的处理功率为1-2.5w/ml，加热温度为30-40℃，频率范围为30-50khz，处理时间为20-40min。

14、优选地，上述的制备方法中，所述步骤(3)中，第一次搅拌的搅拌速度为1000-1500rpm，搅拌时间为30-50min；第二次搅拌的搅拌速度为1500-2000rpm，搅拌时间为40-50min。

15、一种环氧石墨烯富锌重防腐漆，其特征在于，所述重防腐漆由上述的的制备方法制备得到。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1.本发明的环氧石墨烯富锌重防腐漆的制备方法，通过超临界乙醇技术处理石墨烯和锌粉混合物，不仅能够实现二者的均匀混合，而且能够增强石墨烯和锌粉的相互作用，提升环氧石墨烯富锌重防腐漆的防护效果。

18、2.本发明的环氧石墨烯富锌重防腐漆的制备方法中，利用超临界乙醇对具有羧基基团的氧化石墨烯和锌粉进行处理，一方面可以借助超临界流体的无气液相界面、无表面张力和高溶解能力等优点实现二者的均匀混合，同时将锌粉插入到环氧石墨片层结构之间防止再次聚集；另一方面，通过超临界乙醇工艺，可以使锌粉表面具有羟基，与具有羧基基团的氧化石墨烯在高温高压反应釜内发生反应，形成交叉网络结构，使锌粉和氧化石墨烯的相互作用更强，有利于提高涂料的防腐性、附着力等综合性能。

19、3.本发明的环氧石墨烯富锌重防腐漆的制备方法制备工艺相对简单，有利于大规模推广。

技术特征：

1.一种环氧石墨烯富锌重防腐漆的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述重防腐漆由以下原料组成：环氧树脂7-15％、锌粉24-32％、氧化石墨烯0.4-0.7％、润湿分散剂3-6％、硅烷偶联剂0.1-0.3％、防沉剂1.5-2.5％、有机溶剂45-54％、环氧活性稀释剂0.8-1.2％、聚硫橡胶1.5-2.0％、环氧树脂固化剂4-6％；所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂的环氧值为175-195g/eq；所述锌粉平均粒径d50为5-8μm；所述氧化石墨烯的单层片径为0.1-8μm，所述润湿分散剂胺值为9-12mgkoh/g，所述聚硫橡胶分子量为800-1200。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述防沉剂主要成分为聚酰胺蜡；所述有机溶剂为二甲苯、乙二醇丁醚醋酸酯、正丁醇中的一种或多种；所述环氧稀释剂为丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚的一种或者多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，依次用超纯水、乙醇进行清洗、过滤具体步骤为：使用超纯水清洗氧化石墨烯和锌粉混合物，使用滤纸进行过滤，滤纸孔径范围为25nm-100nm；重复超纯水清洗-过滤步骤2-5次；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，真空干燥工艺参数为：加热温度为100-150℃、加热时间为5-8h，研磨后过400-600目筛网。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将悬浊液加入到高温高压反应釜中，悬浊液的加入量为高温高压反应釜体积容量的40-60％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，真空干燥工艺参数为：加热温度为100-150℃、加热时间为1-3h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声处理的处理功率为1-2.5w/ml，加热温度为30-40℃，频率范围为30-50khz，处理时间为20-40min。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，第一次搅拌的搅拌速度为1000-1500rpm，搅拌时间为30-50min；第二次搅拌的搅拌速度为1500-2000rpm，搅拌时间为40-50min。

10.一种环氧石墨烯富锌重防腐漆，其特征在于，所述重防腐漆由权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结
本发明涉及防腐涂料技术领域，具体公开了一种环氧石墨烯富锌重防腐漆的制备方法，包括：将氧化石墨烯和锌粉进行混合，依次用超纯水、乙醇进行清洗；然后与乙醇混合加入到高温高压反应釜中，通入氮气，在压力为3‑5MPa、温度为244‑260℃条件下反应1‑1.5h，冷却至室温，得到混合物B；将混合物B和硅烷偶联剂、润湿分散剂和有机溶剂搅拌混合，超声处理，再加入环氧树脂、防沉剂、有机溶剂、环氧活性稀释剂和聚硫橡胶搅拌，得到环氧石墨烯富锌重防腐漆。本发明的环氧石墨烯富锌重防腐漆的制备方法，通过超临界技术处理石墨烯和锌粉混合物，不仅能够实现二者的均匀混合，而且能够增强石墨烯和锌粉的相互作用，提升环氧石墨烯富锌重防腐漆的防护效果。

技术研发人员：王秀威,杨武彬,李洪灿,梁浩,杨通胜
受保护的技术使用者：贵州铂韬电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23