一種氧化石墨烯防腐涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氧化石墨烯防腐涂料及其制備方法，該涂料由氧化石墨烯、乙醇、甲苯、正丁醇、鋅粉、聚乙烯吡咯烷酮、水合肼、丙烯酸樹脂、吡啶和固化劑組成，制備方法是：先制備氧化石墨烯，然后氧化石墨烯和聚乙烯吡咯烷酮、水合肼制備改性氧化石墨烯分散液，再加入其他組分混合均勻，抽真空調(diào)節(jié)粘度即制得氧化石墨烯防腐涂料。本發(fā)明利用改性氧化石墨烯具有超大的比表面積、優(yōu)異的防腐性能、導(dǎo)電性能，以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，制備了一種防腐效果好、使用壽命長、無毒無污染、涂料涂層薄、使用范圍廣的新型復(fù)合涂料。
【專利說明】
一種氧化石墨烯防腐涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及防腐涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化石墨烯防腐涂料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 腐蝕是金屬、混凝土，木材等物體受周圍環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用或電化學(xué)作用而損 壞的現(xiàn)象。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約為7000億~10000億美元，約 是地震、水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害造成經(jīng)濟(jì)損失總和的6倍。在我國，每年由于腐蝕造成的損失 約8000億元，占⑶P的3%左右。長期以來，人們一直采用多種技術(shù)，減緩腐蝕發(fā)生的速度。
[0003] 目前，最主要的幾種防腐涂料，主要為環(huán)氧類、聚氨酯類和富鋅底漆類涂料。其中 環(huán)氧類防腐涂料具有優(yōu)異的附著力、優(yōu)良的力學(xué)性能、良好的抗堿性和耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性、 固體組分含量高等優(yōu)點(diǎn)，但是漆膜初期硬度高，柔韌性差，瀝青類和鉻酸鹽類的環(huán)氧防腐 漆，對(duì)環(huán)境具有很大的破壞性，同時(shí)危害人類健康。聚氨酯涂料具有附著力強(qiáng)、耐水、耐油、 耐溶劑、耐腐蝕、彈性好、強(qiáng)度高、耐低溫、涂膜光亮、堅(jiān)硬、柔韌、豐滿、耐磨和耐劃傷的優(yōu) 點(diǎn)，但其保光保色性差，有較大的刺激性和毒性，穩(wěn)定性差和施工麻煩等不足。富鋅底漆類 涂料具有屏蔽作用、電化學(xué)防護(hù)作用、涂膜自修復(fù)和鈍化作用，但防腐性能是以犧牲鋅粉為 代價(jià)，且在焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量氧化鋅霧氣，危害作業(yè)人員生命健康。
[0004] 石墨烯(graphene)是由單層碳原子緊密堆積成的具有二維片層結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì) 新材料，具有優(yōu)異的電性能和高的徑厚比（>200)以及薄的片層結(jié)構(gòu)（<lnm)，是已知最薄、 最強(qiáng)的材料。迪拉吉·普拉賽(DhirajPrasai)和他的同事們指出，使用原子薄層石墨稀，作 為保護(hù)涂層，能夠抑制腐蝕下面的金屬。但是該方法中，石墨烯是通過化學(xué)氣相沉積法制備 獲得，只能停留在理論研究階段，且成本極高，無法進(jìn)行工業(yè)化?，F(xiàn)有技術(shù)中制備的石墨烯 防腐涂料要么性能達(dá)不到理想效果，要么就行工藝復(fù)雜、成本太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種氧化石墨烯防腐涂料及其制備方法，制備 的涂料機(jī)械性能和防腐性能優(yōu)異，且制備工藝簡單。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種氧化石墨烯防腐涂料，包括以重量份計(jì)的以下組分:氧化石墨烯20~45份，乙醇40 ~70份，甲苯50~80份，正丁醇25~40份，鋅粉2~8份，聚乙烯吡咯烷酮10~18份，水合肼3 ~7份，丙烯酸樹脂30~50份，啦啶0.5~2份，固化劑2~6份。
[0007] 優(yōu)選的，所述的氧化石墨烯防腐涂料，包括以重量份計(jì)的以下組分:氧化石墨烯30 份，乙醇50份，甲苯60份，正丁醇30份，鋅粉6份，聚乙烯吡咯烷酮15份，水合肼4份，丙烯酸樹 脂45份，吡啶1.2份，固化劑4份。
[0008] 優(yōu)選的，所述的甲苯和正丁醇的重量份比為2:1。
[0009] 優(yōu)選的，所述的固化劑為二甲胺基丙胺或者三甲基六亞甲基二胺。
[0010] 所述的氧化石墨烯防腐涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 采用Hmnmers法將石墨稀制成氧化石墨?。?(2) 將氧化石墨烯分散于乙醇中超聲分散均勻，制成氧化石墨烯分散液;再加入聚乙烯 吡咯烷酮和水合肼，在60 °C~100 °C水浴下攪拌4h~IOh，制得改性氧化石墨烯分散液； (3) 將丙烯酸樹脂溶于甲苯與正丁醇的混合溶液中，采用溶液插層法將步驟(1)制得的 改性氧化石墨烯分散液與丙烯酸樹脂溶液混合，劇烈攪拌直至兩者混合均勻;再加入鋅粉、 吡啶和固化劑，攪拌混合均勻； (4) 然后把混合溶液抽真空脫除氣泡，并調(diào)節(jié)至粘度小于15cP，即制得氧化石墨烯防腐 涂料。
[0011] 優(yōu)選的，所述的步驟(2)中在80°C水浴下攪拌6h。
[0012] 有益效果:改性氧化石墨烯保留石墨烯原有性質(zhì)，附帶增加改性基團(tuán)的反應(yīng)活性， 提高石墨烯在涂料體系中的分散性、相容性，賦予涂料體系某種特殊功能。本發(fā)明利用改性 氧化石墨烯具有超大的比表面積、優(yōu)異的防腐性能、導(dǎo)電性能，以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，制 備了一種防腐效果好、使用壽命長、無毒無污染、涂料涂層薄、使用范圍廣的新型復(fù)合涂料。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)介紹，但不局限于此。
[0014] 實(shí)施例1 一種氧化石墨烯防腐涂料，包括以重量份計(jì)的以下組分:氧化石墨烯20份，乙醇40份， 甲苯50份，正丁醇25份，鋅粉2份，聚乙烯吡咯烷酮10份，水合肼3份，丙烯酸樹脂30份，吡啶 0.5份，二甲胺基丙胺2份。
[0015] 所述的氧化石墨烯防腐涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 采用Hmnmers法將石墨稀制成氧化石墨??； (2) 將氧化石墨烯分散于乙醇中超聲分散均勻，制成氧化石墨烯分散液;再加入聚乙烯 吡咯烷酮和水合肼，在l〇〇°C水浴下攪拌IOh，制得改性氧化石墨烯分散液； (3) 將丙烯酸樹脂溶于甲苯與正丁醇的混合溶液中，采用溶液插層法將步驟(1)制得的 改性氧化石墨烯分散液與丙烯酸樹脂溶液混合，劇烈攪拌直至兩者混合均勻;再加入鋅粉、 吡啶和二甲胺基丙胺，攪拌混合均勻； (4) 然后把混合溶液抽真空脫除氣泡，并調(diào)節(jié)至粘度小于15cP，即制得氧化石墨烯防腐 涂料。
[0016] 實(shí)施例2 一種氧化石墨烯防腐涂料，包括以重量份計(jì)的以下組分:氧化石墨烯45份，乙醇70份， 甲苯80份，正丁醇40份，鋅粉8份，聚乙烯吡咯烷酮18份，水合肼7份，丙烯酸樹脂50份，吡啶2 份，三甲基六亞甲基二胺6份。
[0017] 所述的氧化石墨烯防腐涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 采用Hmnmers法將石墨稀制成氧化石墨稀； (2) 將氧化石墨烯分散于乙醇中超聲分散均勻，制成氧化石墨烯分散液;再加入聚乙烯 吡咯烷酮和水合肼，在60°C水浴下攪拌4h，制得改性氧化石墨烯分散液； (3) 將丙烯酸樹脂溶于甲苯與正丁醇的混合溶液中，采用溶液插層法將步驟(1)制得的 改性氧化石墨烯分散液與丙烯酸樹脂溶液混合，劇烈攪拌直至兩者混合均勻;再加入鋅粉、 吡啶和三甲基六亞甲基二胺，攪拌混合均勻； (4)然后把混合溶液抽真空脫除氣泡，并調(diào)節(jié)至粘度小于15cP，即制得氧化石墨烯防腐 涂料。
[0018] 實(shí)施例3 一種氧化石墨烯防腐涂料，包括以重量份計(jì)的以下組分:氧化石墨烯40份，乙醇60份， 甲苯70份，正丁醇35份，鋅粉4份，聚乙烯吡咯烷酮12份，水合肼6份，丙烯酸樹脂35份，吡啶 0.8份，二甲胺基丙胺3份。
[0019] 所述的氧化石墨烯防腐涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 采用Hmnmers法將石墨稀制成氧化石墨稀； (2) 將氧化石墨烯分散于乙醇中超聲分散均勻，制成氧化石墨烯分散液;再加入聚乙烯 吡咯烷酮和水合肼，在70°C水浴下攪拌8h，制得改性氧化石墨烯分散液； (3) 將丙烯酸樹脂溶于甲苯與正丁醇的混合溶液中，采用溶液插層法將步驟(1)制得的 改性氧化石墨烯分散液與丙烯酸樹脂溶液混合，劇烈攪拌直至兩者混合均勻;再加入鋅粉、 吡啶和二甲胺基丙胺，攪拌混合均勻； (4) 然后把混合溶液抽真空脫除氣泡，并調(diào)節(jié)至粘度小于15cP，即制得氧化石墨烯防腐 涂料。
[0020] 實(shí)施例4 一種氧化石墨烯防腐涂料，包括以重量份計(jì)的以下組分:氧化石墨烯30份，乙醇50份， 甲苯60份，正丁醇30份，鋅粉6份，聚乙烯吡咯烷酮15份，水合肼4份，丙烯酸樹脂45份，吡啶 1.2份，三甲基六亞甲基二胺4份。
[0021] 所述的氧化石墨烯防腐涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 采用Hmnmers法將石墨稀制成氧化石墨??； (2) 將氧化石墨烯分散于乙醇中超聲分散均勻，制成氧化石墨烯分散液;再加入聚乙烯 吡咯烷酮和水合肼，在80°C水浴下攪拌6h，制得改性氧化石墨烯分散液； (3) 將丙烯酸樹脂溶于甲苯與正丁醇的混合溶液中，采用溶液插層法將步驟(1)制得的 改性氧化石墨烯分散液與丙烯酸樹脂溶液混合，劇烈攪拌直至兩者混合均勻;再加入鋅粉、 吡啶和三甲基六亞甲基二胺，攪拌混合均勻； (4) 然后把混合溶液抽真空脫除氣泡，并調(diào)節(jié)至粘度小于15cP，即制得氧化石墨烯防腐 涂料。
[0022] 對(duì)比例 一種石墨烯防腐涂料，包括以重量份計(jì)的以下組分:石墨烯30份，乙醇50份，甲苯60份， 正丁醇30份，鋅粉6份，聚乙烯吡咯烷酮15份，水合肼4份，丙烯酸樹脂45份，吡啶1.2份，三甲 基六亞甲基二胺4份。
[0023]所述的石墨烯防腐涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將石墨烯分散于乙醇中超聲分散均勻，制成石墨烯分散液;再加入聚乙烯吡咯烷酮 和水合肼，在80°C水浴下攪拌6h，制得改性石墨烯分散液； (2) 將丙烯酸樹脂溶于甲苯與正丁醇的混合溶液中，采用溶液插層法將步驟(1)制得的 改性石墨烯分散液與丙烯酸樹脂溶液混合，劇烈攪拌直至兩者混合均勻;再加入鋅粉、吡啶 和三甲基六亞甲基二胺，攪拌混合均勻； (3)然后把混合溶液抽真空脫除氣泡，并調(diào)節(jié)至粘度小于15cP，即制得石墨烯防腐涂 料。
[0024] 對(duì)上述實(shí)施例1至4及對(duì)比例制備的防腐涂料進(jìn)行性能測試，通過目測觀察涂膜外 觀及顏色，測試其沖擊強(qiáng)度、硬度和附著力，采用GB/T1771-2007測試耐鹽霧性，測試結(jié)果如 下表所示：
從上圖中可以看出，實(shí)施例1至4的制備的防腐涂料的性能均優(yōu)于對(duì)比例，這是因?yàn)楦?性氧化石墨烯保留石墨烯原有性質(zhì)，附帶增加改性基團(tuán)的反應(yīng)活性，能與其他助劑更好的 融合，提高石墨烯在涂料體系中的分散性、相容性，提高涂料的性能。本發(fā)明工藝簡單，適合 規(guī)模化生產(chǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氧化石墨烯防腐涂料，其特征在于包括以重量份計(jì)的以下組分:氧化石墨烯20 ~45份，乙醇40~70份，甲苯50~80份，正丁醇25~40份，鋅粉2~8份，聚乙烯吡咯烷酮10~ 18份，水合肼3~7份，丙烯酸樹脂30~50份，吡啶0.5~2份，固化劑2~6份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化石墨烯防腐涂料，其特征在于包括以重量份計(jì)的以下組 分:氧化石墨烯30份，乙醇50份，甲苯60份，正丁醇30份，鋅粉6份，聚乙烯吡咯烷酮15份，水 合肼4份，丙烯酸樹脂45份，啦啶1.2份，固化劑4份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化石墨烯防腐涂料，其特征在于所述的甲苯和正丁醇的重 量份比為2:1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化石墨烯防腐涂料，其特征在于所述的固化劑為二甲胺基 丙胺或者三甲基六亞甲基二胺。5. 權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的氧化石墨烯防腐涂料的制備方法，其特征在于包括以 下步驟： (1) 采用Hmnmers法將石墨稀制成氧化石墨??； (2) 將氧化石墨烯分散于乙醇中超聲分散均勻，制成氧化石墨烯分散液;再加入聚乙烯 吡咯烷酮和水合肼，在60 °C~100 °C水浴下攪拌4h~10h，制得改性氧化石墨烯分散液； (3) 將丙烯酸樹脂溶于甲苯與正丁醇的混合溶液中，采用溶液插層法將步驟（1)制得的 改性氧化石墨烯分散液與丙烯酸樹脂溶液混合，劇烈攪拌直至兩者混合均勻;再加入鋅粉、 吡啶和固化劑，攪拌混合均勻； (4) 然后把混合溶液抽真空脫除氣泡，并調(diào)節(jié)至粘度小于15cP，即制得氧化石墨烯防腐 涂料。6. 權(quán)利要求5所述的氧化石墨烯防腐涂料的制備方法，其特征在于所述的步驟(2)中在 80°C水浴下攪拌6h。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK105860709SQ201610374725
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】灝や負(fù), 尤為
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