一种导热防腐涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及了涂料领域，特别是涉及了一种导热防腐涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前防腐涂料在石油化工领域中的使用虽然较多，但主要集中在油罐和管道的外 壁上，在换热器、蒸汽管道中使用较少，其主要原因是传统涂料耐高温性能不好，导热系数 不高，导致在防腐环境中传热不好，高温下抗腐蚀力差，致使很多生产设备工艺上无法正常 使用。传统涂料添加石墨烯后，其散热效果及耐高温性能得到改善，但还是存在石墨烯难以 充分分散在涂料中，影响其性能的发挥，不仅制约了传统工业化工设备的使用，而且大功率 电器、汽车等领域使用时也出现很多问题。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供了一种导热防腐涂料，具有良好导热性能和防 腐性能的涂料。本发明还提供了一种制备该导热防腐涂料的方法。
[0004] 本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现： 一种导热防腐涂料，由以下重量份的原料组成:基体树脂65~75份、颜料5~10份、稀释剂 25~35份、消泡剂0.1~0.5份、固化剂15~28份、石墨烯/填料混合材料5~15份;其中，所述石墨 烯/填料混合材料由石墨烯/碳酸钙复合填料和石墨烯/高岭土复合填料按重量比2:1混合 制得。
[0005] 在本发明中，所述石墨烯/碳酸钙复合填料中石墨烯与碳酸钙的重量比为1:(100~ 300)。所述石墨稀高岭土复合填料中石墨稀与高岭土的重量比为1: (50~100)。所述碳酸|丐 为量子点碳酸钙。所述高岭土粒径为10~50nm。
[0006] 在发明中，石墨烯由以下方法制得： (1) 取3g鳞片石墨置于烘干洗净的烧杯中，在冰浴条件下，加入98%浓硫酸120ml，充分 搅拌，然后加入1.8g硝酸钠固体，搅拌30min，充分溶解;缓慢分批加入8g高锰酸钾固体，每 次0.8g，每次间隔时间为lOmin，控制反应体系温度不超过20°C，反应6h;撤去冰浴，水浴加 热使温度升至35°C，继续反应24h;再加入12g高锰酸钾，每次0.9g，每次间隔时间为lOmin， 反应4h; (2) 随后加入98%浓硫酸120ml反应24h，得到红褐色粘稠液体;将粘稠液体冷却到室温， 加入含有l〇ml 30%双氧水的400ml冰中猝灭反应，得到亮黄色的氧化石墨悬浮液； (3) 将氧化石墨悬浮液静置过夜，过滤，得到黄褐色滤饼，依次用稀盐酸和去离子水洗 涤;将滤饼置于真空干燥箱中60°C真空干燥24h，得到褐黄色氧化石墨固体； (4) 将干燥得到的褐黄色氧化石墨固体分散到溶剂中，超声处理lh，得到均匀分散的氧 化石墨片;通过调节pH值6，得到氧化石墨稀胶体溶液； (5) 在氧化石墨烯胶体溶液加入水合肼0. lml，氨水调节pH到9左右，在油浴95°C下反 应24h，得到石墨烯胶体溶液，过滤；用去离子水反复洗涤数次，直到滤液呈中性为止;所得 的滤饼置于真空干燥箱中90°C真空干燥18h，得到石墨烯粉末。
[0007] -种制备上述导热防腐涂料的方法，包括以下步骤:将石墨烯/碳酸钙复合填料和 石墨稀/高岭土复合填料按比例混合成石墨稀/填料混合材料;将该石墨稀/填料混合材料 添加到稀释剂中，在500~1000Hz的超声波和800~1500r/min的速度下搅拌15~60min，得浆 料;再将该浆料与与基体树脂、消泡剂、颜料混合，搅拌均匀后，用砂磨机研磨，直至以刮板 细度计检验浆体细度小于35微米，得到涂料A;添加固化剂至涂料A中，再用高速剪切机在 1000~1500r/min的速度下搅拌20~40min，得到导热防腐涂料。
[0008] 本发明具有如下有益效果:石墨烯具有优异的导热性能（5300W/m · K)、力学性能 (1.06X103GPa)和较大的比表面积，可集合了多种材料的优异性能，可以提高涂料的导热 性能，同时也可以进一步提高涂层的致密性，改善涂料的防腐性能。将石墨烯预先与填料进 行混合形成混合材料，再应用制成涂料，使得石墨烯在涂料中能够充分分散，发挥其特性， 实现涂料具有良好导热性和防腐性的特点;本发明材料性能可控，工艺参数容易实现，工艺 流程简单，成本低，适于工业化大规模生产。
【具体实施方式】
[0009] 在发明中，石墨烯由以下方法制得： (1) 取3g鳞片石墨置于烘干洗净的烧杯中，在冰浴条件下，加入98%浓硫酸120ml，充分 搅拌，然后加入1.8g硝酸钠固体，搅拌30min，充分溶解;缓慢分批加入8g高锰酸钾固体，每 次0.8g，每次间隔时间为lOmin，控制反应体系温度不超过20°C，反应6h;撤去冰浴，水浴加 热使温度升至35°C，继续反应24h;再加入12g高锰酸钾，每次0.9g，每次间隔时间为lOmin， 反应4h; (2) 随后加入98%浓硫酸120ml反应24h，得到红褐色粘稠液体;将粘稠液体冷却到室温， 加入含有l〇ml 30%双氧水的400ml冰中猝灭反应，得到亮黄色的氧化石墨悬浮液； (3) 将氧化石墨悬浮液静置过夜，过滤，得到黄褐色滤饼，依次用稀盐酸和去离子水洗 涤;将滤饼置于真空干燥箱中60°C真空干燥24h，得到褐黄色氧化石墨固体； (4) 将干燥得到的褐黄色氧化石墨固体分散到溶剂中，超声处理lh，得到均匀分散的氧 化石墨片;通过调节pH值6，得到氧化石墨稀胶体溶液； (5) 在氧化石墨烯胶体溶液加入水合肼0. lml，氨水调节pH到9左右，在油浴95°C下反 应24h，得到石墨烯胶体溶液，过滤；用去离子水反复洗涤数次，直到滤液呈中性为止;所得 的滤饼置于真空干燥箱中90°C真空干燥18h，得到石墨烯粉末。
[0010] 所述碳酸钙为量子点碳酸钙，其制备方法可参考中国专利CN 103570051 B公开的 一种微乳液体系制备纳米碳酸钙量子点的方法，具体是先制备出1~3nm的纳米碳酸钙微乳 液，再经旋转蒸发并干燥制得量子点碳酸钙粉末。
[0011] 纳米级高岭土的制备方法如下：将150g高岭土矿石以1500r/min的转速球磨 60min，然后置入5L去离子水中，加入220g醋酸钾搅拌60min，抽滤清洗至pH值为7左右，然 后在80度条件下烘干后以1200 r/min的转速球磨60min获得粒径在10~50纳米的高岭土粉 末。
[0012]石墨烯/碳酸钙复合填料的制备方法如下:将石墨烯加入去离子水中，在功率800~ l〇〇〇kW功率下超声180~200min后制得石墨烯分散液;将量子点碳酸钙加入去离子水中，在 功率1200~1500kW功率下超声240~300min后制得碳酸钙分散液;石墨烯分散液中在lOOkW功 率下缓慢加入碳酸钙分散液，超声30~60min，然后抽滤、烘干，制得石墨烯/碳酸钙复合填 料。
[0013] 石墨烯/高岭土复合填料的制备方法如下:将石墨烯加入去离子水中，在功率800~ 1000kw功率下超声180~200min后制得石墨烯分散液;将纳米高岭土加入去离子水中，在功 率1200~1500kW功率下超声240~300min后制得高岭土分散液;石墨烯分散液中在100kW功率 下缓慢加入高岭土分散液，超声30~60min，然后抽滤、烘干，制得石墨稀/高岭土复合填料。
[0014] 下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式， 不是对本发明的限定。
[0015] 实施例1至3,对比例1至3,其配方具体见表1。
[0016] 实施例1 一种导热防腐涂料制备方法如下： (1) 制备石墨烯、量子点碳酸钙及高岭土粉末； (2) 制备石墨烯/碳酸钙复合填料:将10g石墨烯加入5L去离子水中，在功率1000kW功率 下超声200min后制得石墨烯分散液；将100g量子点碳酸钙加入5L去离子水中，在功率 1500kW功率下超声240min后制得碳酸钙分散液;石墨烯分散液中在100kW功率下缓慢加入 碳酸钙分散液，超声150min，然后抽滤、烘干，制得石墨烯/碳酸钙复合填料。
[0017] (3)石墨烯/高岭土复合填料的制备方法如下：将2g石墨烯加入2L去离子水中，在 功率800kW功率下超声200min后制得石墨烯分散液;将160g纳米高岭土加入5L去离子水中， 在功率1500kW功率下超声300min后制得高岭土分散液;石墨烯分散液