一種環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑及其制備方法與流程

本發明涉及一種涂料助劑及其制備方法，尤其涉及一種提高環氧富鋅底漆附著力、柔韌性、耐沖擊性能和耐中性鹽霧性能的含石墨烯的涂料助劑。

背景技術：

環氧富鋅底漆是以環氧樹脂為基料、超細鋅粉為主要防銹顏料，加入增稠劑、填料、助劑、溶劑等原材料制備而成的一種特種涂料，廣泛應用于港口機械、礦井設備、船舶、橋梁、埋地管線、煤氣柜外壁等鋼鐵結構的防銹和防腐涂裝體系。環氧富鋅底漆作為重防腐涂層的配套底漆，有陰極保護作用，防腐性能優異，但也存在著漆膜硬度高，柔韌性和耐沖擊性能較差的缺點；不僅如此，在一些苛刻的腐蝕環境里，需要通過增加環氧富鋅底漆涂膜厚度的方式來提高防腐性能，這就加大了涂裝成本和后期維護成本。

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角形呈蜂巢狀晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是目前已知的最薄、最強韌的納米材料，其斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍；它的導熱系數高達5300W/m·K，常溫下其電子遷移率超過15000cm²/V·s，而電阻率只約10^-6Ω·cm；除此之外，石墨烯還具有超大的比表面積、優異的抗滲透性、高的熱穩定性和化學穩定性等優點，這些特性使其在提升涂料的力學性能和防腐蝕性能方面有著巨大的應用潛力。

技術實現要素：

本發明的目的在于為了解決現有環氧富鋅底漆柔韌性和耐沖擊性差、耐腐蝕性能仍需提高的缺陷，提供一種提高涂層附著力、柔韌性、耐沖擊性能和耐中性鹽霧性能的含石墨烯的涂料助劑。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑，包括按質量份數計的下述組份：石墨烯1-10份、溶劑20-99份、分散劑0.5-5份、硅烷偶聯劑1-10份、防沉劑0.1-1份。

作為優選，所述石墨烯為片狀結構，層數小于20層，層內為碳原子以sp²雜化軌道組成的六角型呈蜂巢晶格，層間為碳原子以π鍵結合。

作為優選，所述石墨烯中碳元素的含量大于90％，其余為非碳元素，非碳元素包括氧、硫、氯、氫、氮中的一種或幾種。

作為優選，所述溶劑為甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、正丁醇、無水乙醇、苯甲醇中的一種或幾種。

作為優選，所述分散劑為司盤60、司盤80、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、BYK163、BYK145中的一種或幾種。

作為優選，所述硅烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一種。

作為優選，所述防沉劑為有機膨潤土、氣相二氧化硅、聚酰胺蠟中的一種或幾種。

本發明還提供了環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將石墨烯、硅烷偶聯劑和部分溶劑混合，超聲分散1-3h，得到混合液1；

(2)向混合液1中加入分散劑、防沉劑和剩余的溶劑，再次超聲分散1-3h，得到含石墨烯的涂料助劑。

本發明提供的技術方案具有如下有益效果：

(1)環氧富鋅底漆添加石墨烯助劑后，涂層的附著力、柔韌性和耐沖擊性能得以提高，涂料耐中性鹽霧時間提高1-3倍，在相同的防腐效果下，涂層厚度變薄，降低了成本；

(2)本發明所述助劑制備方法簡單，可操控性好，易于工業化生產，提供了一種將石墨烯應用于涂料的新思路。

附圖說明

圖1～2為涂層耐沖擊性能對比圖片，其中圖1為普通環氧富鋅底漆，圖2為添加石墨烯助劑的環氧富鋅底漆。

圖3～4為涂層耐中性鹽霧性能對比圖片，其中圖3為普通環氧富鋅底漆，圖4為添加石墨烯助劑的環氧富鋅底漆。

具體實施方式

為了更好地說明本發明，便于理解本發明的技術方案，本發明的典型但非限制性的實施例如下：

實施例1

一種環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑，包括石墨烯2份、溶劑95.8份、分散劑1份、硅烷偶聯劑1份、防沉劑0.2份。

本實施例中，所述溶劑為二甲苯。

本實施例中，所述分散劑為BYK163。

本實施例中，所述硅烷偶聯劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。

本實施例中，所述防沉劑為氣相二氧化硅。

一種環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將2份石墨烯、1份硅烷偶聯劑、80份溶劑混合，超聲分散2h，得到混合液1；

(2)向混合液1中加入1份分散劑、0.2份防沉劑、15.8份溶劑，超聲分散1h，得到環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑。

實施例2

一種環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑，包括石墨烯3.3份、溶劑92.5份、分散劑2份、硅烷偶聯劑2份、防沉劑0.2份。

本實施例中，所述溶劑為正丁醇。

本實施例中，所述分散劑BYK145。

本實施例中，所述硅烷偶聯劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。

本實施例中，所述防沉劑為有機膨潤土。

一種環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將3.3份石墨烯、2份硅烷偶聯劑、88份溶劑混合，超聲分散3h，得到混合液1；

(2)向混合液1中加入2份分散劑、0.2份防沉劑、4.5份溶劑，超聲分散1h，得到環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑。

實施例3

一種環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑，包括石墨烯1.5份、溶劑96.9份；分散劑0.5份、硅烷偶聯劑1份、防沉劑0.1份。

本實施例中，所述溶劑為二甲苯和正丁醇按照重量份2-4:1的混合溶劑。

本實施例中，所述分散劑BYK163和BYK145按照重量份1-3:1的混合分散劑。

本實施例中，所述硅烷偶聯劑γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。

本實施例中，所述防沉劑為聚酰胺蠟。

一種環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將1.5份石墨烯、1份硅烷偶聯劑、75份溶劑混合，超聲分散1.5h，得到混合液1；

(2)向混合液1中加入0.5份分散劑、0.2份防沉劑、21.9份溶劑，超聲分散1h，得到環氧富鋅底漆專用的石墨烯助劑。

對比例1

對比例1為不添加石墨烯助劑的普通環氧富鋅底漆。

將實施例1-3制備的石墨烯助劑與普通環氧富鋅底漆按重量份20:80混合并充分攪拌均勻，涂覆固化成膜后，測試各涂膜性能如表1所示。

表1 性能測試結果

表1數據說明，與對比例1相比，添加了本發明實施例1-3制備的石墨烯助劑的環氧富鋅底漆，其涂膜的附著力、柔韌性和耐沖擊性能都有所提高，耐中性鹽霧性能提升了120％以上。

以上所述實施例只是本發明的一種典型技術方案，不對本發明做任何形式的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其他的變體及改型。