一種基于石墨烯功能性材料的導熱防腐涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于一種涂料技術領域，具體涉及一種基于石墨烯功能性材料的導熱防腐 涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 化工設備、油氣管道、蒸汽管道等設備處在濕度大、鹽度大、高溫等苛刻的環境中。 這要求所使用涂料不僅要有良好的防腐性能，同時對其導熱性也提出來較高要求。目前防 腐涂料在石油化工領域中的使用雖然較多，但主要集中在油罐和管道的外壁上，在換熱器、 蒸汽管道中使用較少。主要原因是傳統涂料耐高溫性能不好，導熱系數不高，導致在防腐環 境中傳熱不好，高溫下抗腐蝕力差，致使很多生產設備工藝上無法正常使用。傳統涂料散熱 效果差，不僅制約了傳統工業化工設備的使用，而且大功率電器、汽車等領域使用時也出現 很多問題。
[0003]石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，常溫下其電 子迀移率超過15000cm2/V*s，比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-8D?!!!，比銅或 銀更低，為世上電阻率最小的材料。不僅如此，而且它良好的導熱性也值得關注，其導熱系 數高達5300W/m*K，高于碳納米管和金剛石。用石墨稀和炭纖維制備的柔性復合紙集高 導熱、高強度和柔韌性于一體，厚度在10-100um之間可控，面向導熱系數高達800-1500W/ m?K，是銅箔的2-3倍，拉伸強度達15-20MPa，是商業化柔性石墨紙的3-4倍，以90°夾角 彎折6000次以上無斷裂或結構破壞。這種復合紙不僅可以作為功能密封材料，還可以作為 電子器件的散熱墊片，應用在手機、筆記本電腦等多種電子產品領域中，發揮其優異的導熱 散熱性能。在大功率電器、電子產品、汽車等領域中，石墨烯復合聚合物可以充分發揮石墨 烯導熱性的優勢，用于解決散熱問題。節能減排是當今我國社會發展突出的重要要求，石墨 烯的導熱系數高，將其用于建筑隔熱涂料可有效降低建筑物的內部溫度，增強節能效果。
[0004] 如何將石墨烯功能性材料添加到涂料中，制備出導熱效果好且能夠防腐蝕的涂料 是目前急需解決的問題。
【發明內容】
[0005] 為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種基于石墨烯功能性材料的具有良好 導熱性能和防腐性能的涂料。
[0006]本發明所采用的技術方案如下：一種基于石墨烯功能性材料的導熱防腐涂料，基 于石墨烯功能性材料的導熱防腐涂料的組分及含量為：石墨烯功能性材料〇. 05份~6份， 樹脂60份~80份，顏料6份~16份，填料8份~18份，稀釋劑10份~20份，消泡劑0. 1 份~0. 3份，固化劑10份~30份。
[0007]作為優選，所述石墨稀功能性材料為石墨稀復合材料或石墨稀與無機材料的混合 材料；所述石墨烯復合材料為將氧化鋅、氧化鋁、二氧化鈦中的一種或幾種通過原位化學還 原法、物理吸附法、電化學沉淀法、水熱法中的一種負載到石墨烯表面制備而成；所述石墨 烯與無機材料的混合材料為將二氧化硅、硅酸鋯、碳化硅、氮化硼、氮化鋁、氮化硅中的一種 或幾種通過原位化學還原法、物理吸附法、電化學沉淀法、水熱法中的一種負載到石墨烯表 面制備而成。
[0008]作為優選，所述石墨稀功能性材料的比表面積為200~3200m2/g。
[0009]作為優選，所述石墨稀功能性材料的粒徑為20nm~2Mm。
[0010] 作為優選，所述石墨稀功能性材料中石墨稀所占的質量分數為0. 5%~50%。
[0011] 作為優選，所述樹脂為環氧樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、有機硅樹脂中的一種或 幾種。
[0012] 作為優選，所述顏料為氧化鐵紅、氧化鐵黃、鈦白、鉻璜、普魯士藍中的一種為幾 種。
[0013]作為優選，所述填料為碳酸鈣、硫酸鋇、二氧化硅、硅酸鹽類、滑石粉中一種或幾 種。
[0014]作為優選，所述稀釋劑為200#溶劑汽油、松香水、乙醇、丙醇中一種或幾種。
[0015]作為優選，所述消泡劑為硬脂酸金屬皂、聚脲、疏水性硅氧烷油中一種或幾種。
[0016]作為優選，所述固化劑為脂肪族二胺、脂肪族多胺、異化氰中的一種或幾種。
[0017]一種基于石墨烯功能性材料的導熱防腐涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 制備石墨條功能性材料； (2) 將石墨烯功能性材料（0. 05份~6份）添加到稀釋劑（10份~20份）中，用高速剪 切機在800~1500轉/分鐘的速度下攪拌15~60分鐘，得到石墨烯功能性材料的漿料； (3) 將步驟（2)制備的石墨稀功能性材料的衆料與樹脂（60份~80份)，顏料（6份~ 16份)，填料（8份~18份)，消泡劑（0. 1份~0. 3份）混合，攪拌均勻后，用砂磨機研磨，直 至以刮板細度計檢驗漿體細度小于35微米，得到涂料甲； (4) 將步驟（3)制備的涂料甲中添加固化劑（10份~30份)，重量比例為3.5 :1~ 10. 5:1，再用高速剪切機在1000~1500轉/分鐘的速度下攪拌20~40分鐘，得到導熱防 腐涂料。
[0018]本發明提供的技術方案帶來的有益效果是：二氧化硅具有良好的耐熱防腐性能， 將其負載到石墨烯表面用于改性涂料可以提高涂料本身的防腐性能；氧化鋅是傳統的富鋅 涂料中的重要組成部分，納米結構的氧化鋅具有優異的導熱性能，其散熱速度是氧化鋁的4 倍，將其負載到石墨烯表面用于改性涂料，涂料便具備良好的導熱性能；氧化鋁、二氧化鈦、 硅酸鋯、碳化硅、氮化硼、氮化鋁、氮化硅在散熱方面的效果較好，將這些材料負載到石墨 烯表面用于改性涂料，涂料便具備良好的導熱性能；石墨烯具有優異的導熱性能（5300W/ m*K))、力學性能（1.06X103GPa)和較大的比表面積。因此，石墨烯功能性材料集合了多 種材料的優異性能，可以提高涂料的導熱性能，同時也可以進一步提高涂層的致密性，改 善涂料的防腐性能。
[0019]由此可見，本發明與現有技術相比，具有突出的實質性特點和顯著的進步，其實施 的有益效果也是顯而易見的。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，但并不用于限 定本發明，本發明所述試劑均為通過商業途徑獲得，所述制備方法如無特別說明均為本領 域常規制備方法，部分試劑生產商以及規格如下： 石墨烯粉末 濟寧利特納米技術有限責任公司，LN-GNP-005 ; 水合肼 天津市科密歐化學試劑有限公司； 乙酰丙酮鋅 國藥試劑； 氧化鋁 國藥試劑。
[0021] 實施例1 : 本實施例中，各原料的組分及含量為：石墨烯負載氧化鋅的功能性材料〇. 05份，環氧 樹脂60份，氧化鐵紅6份，碳酸鈣8份，200#溶劑汽油10份，硬脂酸金屬皂0. 1份，脂肪族 二胺10份。
[0022] 其中石墨烯負載氧化鋅的功能性材料的制備方法為：水熱法 將石墨烯與乙酰丙酮鋅在乙二醇中攪拌并超聲分散30min，緩慢滴加水合肼，將其放入 高壓釜中18(TC下加熱16小時；然后將產物離心，分別用蒸餾水與乙醇洗滌，真空干燥箱 中70°C下干燥24h。
[0023] 其中石墨稀負載氧化鋅的功能性材料的比表面積為200m2/g，石墨稀負載氧化鋅 的功能性材料的粒徑為20nm，石墨烯負載氧化鋅的功能性材料中石墨烯所占的質量分數 為 0? 5%。
[0024] -種基于石墨烯功能性材料的導熱防腐涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 制備石墨烯負載氧化鋅的功能性材料； (2) 將石墨烯負載氧化鋅的功能性材料添加到200#溶劑汽油中，用高速剪切機在900 轉/分鐘的速度下攪拌15分鐘，得到石墨烯負載氧化鋅的功能性材料的漿料； (3) 將步驟（2)制備的石墨烯負載氧化鋅的功能性材料的漿料與環氧樹脂，氧化鐵紅， 碳酸鈣，硬脂酸金屬皂混合，攪拌均勻后，用砂磨機研磨，直至以刮板細度計檢驗漿體細度 為30微米，得到涂料甲； (4) 將步驟（3)制備的涂料甲中添加脂肪族二胺，涂料甲與脂肪族二胺的重量比例為 3. 5 :1，再用高速剪切機在1000轉/分鐘的速度下攪拌20分鐘，得到導熱防腐涂料。
[0025] 用無氣噴涂法對實施例中的涂料噴到馬口鐵片上，干燥一星期，進行檢測。
[0026] 實施例2 : 本實施例中，各原料的組分及含量為：石墨烯負載氧化鋁的功能性材料〇. 1份，有機硅 樹脂65份，氧化鐵黃8份，硫酸鋇10份，松香水12份，聚脲0. 1份，脂肪族多胺12份。
[0027] 其中石墨烯負載氧化鋁的功能性材料的制備方法為：將石墨烯與氧化鋁粉末在去 離子水中混合，采用物理吸附中超聲法，用超聲分散20min，然后球磨4h，所得懸浮液用去 離子水和無水乙醇洗滌幾次并抽濾，然后在烘箱中烘干，得到石墨烯負載氧化鋁的功能性 材料。
[0028] 其中石墨條負載氧化錯的功能性材料的比表面積為500m2/g，石墨條負載氧化錯 的功能性材料的粒徑為2000nm，石墨烯負載氧化鋁的功能性材料中石墨烯所占的質量分 數為22%。
[0029] -種基于石墨烯功能性材料的導熱防腐涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 制備石墨烯負載氧化鋁的功能性材料； (2) 將石墨烯負載氧化鋁的功能性材料添加到松香水中，用高速剪切機在1300轉/分 鐘的速度下攪拌16分鐘，得到石墨烯負載氧化鋁的功能性材料的漿料； (3) 將步驟（2)制備的石墨條負載氧化錯的功能性材料的衆料與有機娃樹脂，氧化鐵 黃，硫酸鋇，聚脲混合，攪拌均勻后，用砂磨機研磨，直至以刮板細度計檢驗漿體細度為25 微米，得到涂料甲； (4) 將步驟（3)制備的涂料甲中添加脂肪族多胺，涂料甲與脂肪族多胺的重量比例為 5. 5 :1，再用高速剪切機在1400轉/分鐘的速度下攪拌20分鐘，得到導熱防腐涂料。
[0030] 用無氣噴涂法對實施例中的涂料噴到馬口鐵片上，干燥一星期，進行檢測。
[0031] 實施例3: 本實施例中，各原料的組分及含量為：石墨烯與硅酸鋯、氮化硼混合組成的功能性材料 3份，有機硅樹脂72份，鈦白13份，二氧化硅15份，乙醇16份，疏水性硅氧烷油0. 2份，異 化氰12份。
[0032] 其中石墨烯與硅酸鋯、氮化硼混合組成的功能性材料的制備方法為：石墨烯與硅 酸鋯、氮化硼混合組成的功能性材料中石墨烯所占的質量分數為35%，硅酸鋯所占的質量分 數為35%，氮化硼所占的質量分數為30%，采用物理吸附法，在瑪瑙研缽中研磨石墨烯、硅酸 鋯和氮化硼，直至研磨均勻。
[0033] 其中石墨烯與硅酸鋯、氮化硼混合組成的功能性材料的比表面積為1000m2/g，石 墨烯負載二氧化鈦的功能性材料的粒徑為lMffl。