一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆及制備方法
【專利摘要】一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆，按重量份數(shù)計，包括A組分：聚乙烯醇縮丁醛樹脂5～15份、膨潤土1～3份、潤濕分散劑1～3份、鋅粉10～30份、防腐填料20～60份、石墨烯0.1～1份和溶劑5～15份；B組分：硅酸乙酯水解物20～50份、固化調(diào)節(jié)劑3～8份溶劑30～60份。該種無機含鋅底漆與環(huán)氧含鋅涂料相比，其耐高溫性能更出色、防腐性能更出色。并且與傳統(tǒng)無機富鋅底漆相比需要添加鋅粉量較少，大大減少了鋅粉的浪費，而且添加很少量的石墨烯就可以代替大部分的鋅粉，替代后的防腐性能與傳統(tǒng)無機富鋅底漆性能基本一致。
【專利說明】
一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，特別涉及一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)今社會地高速發(fā)展，無機鋅粉底漆對鋼鐵具有電化學(xué)保護作用，防銹性能 優(yōu)良，耐海水、耐油、耐溶劑、鹽類及大氣腐蝕。并可長期在400°C環(huán)境中使用，因而廣泛應(yīng)用 于造船行業(yè)、石油化工、海上設(shè)施熱力管道、煙肉、橋梁等。
[0003] 但是，現(xiàn)有技術(shù)中，無機鋅粉底漆的整體抗機械損傷的能力還不是很強，當(dāng)受到巨 大機械沖擊作用的時候，還是很容易發(fā)生破裂等問題，從而就會造成漆面的剝落。且直接投 入大量的鋅粉于生產(chǎn)過程中會造成巨大鋅粉的浪費，從而大大提高了生產(chǎn)的成本，不利于 可持續(xù)發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)成本低和防腐性能強的含有石墨烯的無機鋅粉 底漆及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：一種含有石墨烯的無機鋅粉 底漆，按重量份數(shù)計，包括 A組分： 聚乙烯醇縮丁醛樹脂 5~15份 膨潤土 1~3份 潤濕分散剤 1~:3份 鋅:粉 .10~_30.份 防腐填料 20~60份 石墨條 0.]~1份 溶劑 5~15份； B組分： 硅酸乙酯水解物 20~50份 固化調(diào)節(jié)劑 3~8份 溶劑 30~60份。
[0006]作為優(yōu)選，按重量分?jǐn)?shù)計，包括 A組分 聚乙烯醇縮丁醛樹脂 10份 膨潤土 .2份 潤濕分散劑 2份 鋅粉 20份 防腐填料 40份 石墨烯 CU份 溶劑 10份; B組分 硅酸乙酯水解物 35份 固化調(diào)節(jié)劑 5.5份 溶劑 45份。
[0007] 由于石墨烯本身就具有較強的韌性和高的斷裂強度以及彈性，因此，當(dāng)無機鋅粉 底漆涂布在金屬表面的時候，可以有效地提高其與金屬之間的附著力，并且也可以增強了 無機鋅粉底漆的抗機械損壞的能力，而且石墨烯的自身原子之間的間隙就比較的小，因此， 外界的水無法輕易通過石墨烯，從而有利于提高無機鋅粉底漆的耐水能力。
[0008] 另外，由于石墨烯導(dǎo)電性能優(yōu)異，在漆膜中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，與鋅粉共同產(chǎn)生電化學(xué) 作用，同時，當(dāng)無機鋅粉底漆涂抹在其他物體上時，鋅粉還可以借助石墨烯特有的網(wǎng)狀薄膜 特性，均勻地鋪展在無機鋅粉底漆中，因此，將石墨烯加入后也就大大減少了鋅粉的投入， 并能夠基本實現(xiàn)傳統(tǒng)無機富鋅底漆的功能，從而減少了鋅粉的浪費，降低了生產(chǎn)成本。
[0009] 作為優(yōu)選，所述溶劑為二甲基甲酰胺和聚乙二醇的混合物。
[0010] 作為優(yōu)選，二甲基甲酰胺和聚乙二醇的質(zhì)量比為3:1。
[0011] 二甲基甲酰胺是一種透明液體，能和水及大部分有機溶劑互溶。并且石墨烯在其 內(nèi)部可以保持長期均一穩(wěn)定的狀態(tài)，而不發(fā)生沉淀，而聚乙二醇是一種高效的相轉(zhuǎn)移催化 劑，因此，通過二甲基甲酰胺和聚乙二醇的協(xié)同作用，可以有效地將石墨烯均勻地分散在無 機鋅粉底漆中，并保持長期穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0012] 如下表所示石墨烯在各溶劑之中的穩(wěn)定情況：
從上表可以得出DMF和DMF-乙二醇的混合溶劑都可以使石墨烯長時間均勻地分散在溶 劑中而不發(fā)生沉降。
[0013]作為優(yōu)選，所述潤濕分散劑為全甲基聚硅氧烷、硅氧烷三聚體或環(huán)狀硅氧烷中的 一種或幾種。
[0014] 由于將有機硅潤滑劑加入低表面處理漆中可以有效降低液態(tài)漆與金屬表面的粘 度，從而可以使低表面處理漆在液態(tài)的情況下鋪展地更為均勻。
[0015] 所述防腐填料包括云母氧化鐵、云母粉、磷酸鋅、長石粉和滑石粉。
[0016] 云母氧化鐵是一種化學(xué)性能穩(wěn)定的片狀顏料，將其加入到底漆中，能夠使底漆具 有特別好的封閉性和耐候性，對腐蝕介質(zhì)及水汽等均有很強的耐滲透和隔絕能力，并能大 量吸收和反射紫外線.對于戶外受曝曬，雨雪，霜凍及海洋性氣候條件下，鹽水浸蝕的銅鐵 構(gòu)件有特殊的防腐防銹效果，防護時間可達(dá)十年以上。
[0017]云母粉是一種非金屬礦物，含有多種成分，其中主要有Si〇2，含量一般在49 %左 右，Al2〇3含量在30 %左右。云母粉具有良好的彈性、韌性。絕緣性、耐高溫、耐酸堿、耐腐蝕、 附著力強等特性，是一種優(yōu)良的添加劑。
[0018] 磷酸鋅，即磷酸二氫鋅，電鍍工業(yè)中用于黑色金屬制作的防腐處理，也用作金屬表 面處理劑，陶瓷工業(yè)中用作著色劑是一種新型無毒防銹顏料。還用作氯化橡膠、合成高分子 材料的阻燃劑，也可用作牙科的印模材料。
[0019] 長石粉的硬度波動于6-6.5,比重波動于2-2.5,性脆，有較高的抗壓強度，對酸有 較強的化學(xué)穩(wěn)定性，因此，將其加入到環(huán)氧通用底漆后，能夠有效地提高底漆固化后的強 度。
[0020] 作為優(yōu)選，石墨烯粉末的細(xì)度為5至15um。
[0021] 這樣可以使石墨烯在無機鋅粉底漆中分布地更加均勻，從而有利于減少石墨烯聚 集成團。
[0022]固化調(diào)劑劑為三苯酚、壬基酚、鄰苯二酚和3-甲基苯酚中的一種或幾種。
[0023] -種含有石墨烯的無機鋅粉底漆的制備方法，包括以下步驟： 51、 將聚乙烯醇縮丁醛樹脂、膨潤土、潤濕分散劑、鋅粉、防腐填料和石墨烯加入到攪拌 分散器中進行攪拌混合，以高速攪拌10~20分鐘后，加入溶劑，再在32~38°C下磁力分散1 ~3小時，并再以中速攪拌12~18分鐘后，再分散、研磨至細(xì)度為30μπι以下，制成混合物A; 52、 將硅酸乙酯水解物和固化調(diào)節(jié)劑加入到攪拌分散器中，并加入溶劑，以高速攪拌直 至完全溶解為止，再分散、研磨至細(xì)度為30μπι以下，制成混合物B; 53、 將混合物Α和混合物Β以質(zhì)量比5:6~1進行裝料混合制成成品含石墨烯的無機鋅粉 底漆。
[0024]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果： 1. 無機鋅粉底漆與環(huán)氧含鋅涂料相比，其耐高溫性能更出色、防腐性能更出色； 2. 與傳統(tǒng)無機富鋅底漆相比不需要添加大量的鋅粉，由于鋅粉成本高，這樣也就避免 造成浪費，而添加石墨烯后，很少量的石墨烯就可以代替大部分的鋅粉，替代后的無機鋅粉 底漆的防腐性能與傳統(tǒng)無機富鋅底漆性能基本一致； 3. 二甲基甲酰胺和聚乙二醇的混合物使得石墨烯在無機鋅粉底漆中分散的更為均勻， 從而有利于提高無機鋅粉底漆的整體性能；
【具體實施方式】 [0025] 實施例一、 制備A組分： 將5kg聚乙烯醇縮丁醛樹脂、lkg膨潤土、0.5kg全甲基聚硅氧烷、0.5kg硅氧烷三聚體、 10kg鋅粉、4kg云母氧化鐵、6kg云母粉、3kg磷酸鋅、3kg長石粉、4kg滑石粉和0. lkg石墨稀加 入到攪拌分散器中進行攪拌混合，以900~1 lOOrpm攪拌轉(zhuǎn)速攪拌10~20分鐘后，加入 3.75kg二甲基甲酰胺和1.25kg聚乙二醇，再在32~38°C下磁力分散1~3小時，并再以500~ 900rpm攪拌轉(zhuǎn)速攪拌12~18分鐘后，再分散、研磨至細(xì)度為30μηι以下，制成混合物A; 制備Β組分： 將20kg娃酸乙酯水解物、2kg三苯酸和lkg鄰苯二酸加入到攪拌分散器中，并加入 22.5kg二甲基甲酰胺和7.5kg聚乙二醇，以900~1 lOOrpm攪拌轉(zhuǎn)速攪拌直至完全溶解為止， 再分散、研磨至細(xì)度為30μπι以下，制成混合物B; 將混合物Α和混合物Β以質(zhì)量比5~1進行裝料混合制成成品含石墨烯的無機鋅粉底漆。 [0026] 實施例二、 制備A組分： 將15kg聚乙烯醇縮丁醛樹脂、3kg膨潤土、2kg硅氧烷三聚體、lkg環(huán)狀硅氧烷、30kg鋅 粉、15kg云母氧化鐵、14kg云母粉、14kg磷酸鋅、11kg長石粉、6kg滑石粉和lkg石墨稀加入到 攪拌分散器中進行攪拌混合，以900~1 lOOrpm攪拌轉(zhuǎn)速攪拌10~20分鐘后，加入11.25kg二 甲基甲酰胺和3.75kg聚乙二醇，再在32~38 °C下磁力分散1~3小時，并再以500~900rpm攪 拌轉(zhuǎn)速攪拌12~18分鐘后，再分散、研磨至細(xì)度為30μηι以下，制成混合物A; 制備B組分： 將50kg娃酸乙酯水解物、3kg壬基酸和5kg3-甲基苯酸加入到攪拌分散器中，并加入 45kg二甲基甲酰胺和15kg聚乙二醇，以900~1 lOOrpm攪拌轉(zhuǎn)速攪拌直至完全溶解為止，再 分散、研磨至細(xì)度為30μπι以下，制成混合物B; 將混合物A和混合物B以質(zhì)量比6~1進行裝料混合制成成品含石墨烯的無機鋅粉底漆。 [0027] 實施例三、 制備A組分： 將10kg聚乙烯醇縮丁醛樹脂、2kg膨潤土、lkg全甲基聚硅氧烷、lkg環(huán)狀硅氧烷、20kg鋅 粉、12kg云母氧化鐵、1 lkg云母粉、8kg磷酸鋅、7kg長石粉、2kg滑石粉和0.5kg石墨稀加入到 攪拌分散器中進行攪拌混合，以900~1 lOOrpm攪拌轉(zhuǎn)速攪拌10~20分鐘后，加入7.5kg二甲 基甲酰胺和2.5kg聚乙二醇，再在32~38 °C下磁力分散1~3小時，并再以500~900rpm攪拌 轉(zhuǎn)速攪拌12~18分鐘后，再分散、研磨至細(xì)度為30μπι以下，制成混合物A; 制備Β組分： 將35kg娃酸乙酯水解物、3kg三苯酸和2.5kg壬基酸加入到攪拌分散器中，并加入 33.75kg二甲基甲酰胺和11.25kg聚乙二醇，以900~1 lOOrpm攪拌轉(zhuǎn)速攪拌直至完全溶解為 止，再分散、研磨至細(xì)度為30μπι以下，制成混合物B; 將混合物Α和混合物Β以質(zhì)量比5.5~1進行裝料混合制成成品含石墨烯的無機鋅粉底 漆。
[0028]實施例四、 制備A組分： 將15kg聚乙烯醇縮丁醛樹脂、lkg膨潤土、2kg硅氧烷三聚體、lkg環(huán)狀硅氧烷、20kg鋅 粉、15kg云母氧化鐵、14kg云母粉、14kg磷酸鋅、1 lkg長石粉、6kg滑石粉和0. lkg石墨烯加入 到攪拌分散器中進行攪拌混合，以900~1 lOOrpm攪拌轉(zhuǎn)速攪拌10~20分鐘后，加入11.25kg 二甲基甲酰胺和3.75kg聚乙二醇，再在32~38 °C下磁力分散1~3小時，并再以500~900rpm 攪拌轉(zhuǎn)速攪拌12~18分鐘后，再分散、研磨至細(xì)度為30μηι以下，制成混合物A; 制備B組分： 將35kg硅酸乙酯水解物、2kg壬基酚和4kg3-甲基苯酚加入到攪拌分散器中，并加入 45kg二甲基甲酰胺和15kg聚乙二醇，以900~1 lOOrpm攪拌轉(zhuǎn)速攪拌直至完全溶解為止，再 分散、研磨至細(xì)度為30μπι以下，制成混合物B; 將混合物Α和混合物Β以質(zhì)量比5.5~1進行裝料混合制成成品含石墨烯的無機鋅粉底 漆。
[0029]通過對實施例一至實施例四制成的成品含石墨稀的無機鋅粉底漆和市售無機富 鋅底漆講行檢測，獲得以下結(jié)果：
因此，從上述的檢測結(jié)果來看，本發(fā)明中的無機鋅粉底漆要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于市面上在售的傳 統(tǒng)無機富鋅底漆和醇酸底漆的附著力和抗機械沖擊的性能，并且其與傳統(tǒng)的無機富鋅底漆 的防腐能力基本一致，甚至更優(yōu)，并且在生產(chǎn)過程中鋅粉的投入量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的無機 富鋅底漆，從而大大降低了生產(chǎn)成本。
[0030]本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。
【主權(quán)項】
1. 一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆，其特征在于:按重量份數(shù)計，包括 A組分： 聚乙烯醇縮丁醛樹脂 5~15份 膨潤土 1~3份 潤濕分散劑 1~3份 鋅粉 10~30份 防腐填料 20~60份 石墨烯 0.1~1份 溶劑 5~15份： B組分： 硅酸乙酯水解物 20~50份 固化調(diào)節(jié)劑 3~8份 溶劑 30~60份。2. 根據(jù)權(quán)利要去1所述的一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆，其特征在于：按重量分?jǐn)?shù) 計，包括 A組分 聚乙烯醇縮丁醛樹脂 10份 膨潤土 2份 潤濕分散劑 2份 #粉 20份 防腐填料 40份 石墨烯 0 5份 溶劑 10份； B組分 硅酸乙酯水解物 35份 固化調(diào)節(jié)劑 5.5份 溶劑 45份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆，其特征在于:所述溶劑為二 甲基甲酰胺和聚乙二醇的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆，其特征在于:二甲基甲酰胺 和聚乙二醇的質(zhì)量比為3:1。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆，其特征在于:所述潤濕分散 劑為全甲基聚硅氧烷、硅氧烷三聚體或環(huán)狀硅氧烷中的一種或幾種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆，其特征在于:所述防腐填料 包括云母氧化鐵、云母粉、磷酸鋅、長石粉和滑石粉。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆，其特征在于:石墨烯粉末的 細(xì)度為5至15um〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆，其特征在于：固化調(diào)劑劑為 三苯酚、壬基酚、鄰苯二酚和3-甲基苯酚中的一種或幾種。9. 如權(quán)利要求1至8中任意一項權(quán)利要求所述的一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆的制 備方法，包括以下步驟： Sl將聚乙烯醇縮丁醛樹脂、膨潤土、潤濕分散劑、鋅粉、防腐填料和石墨烯加入到攪拌 分散器中進行攪拌混合，以高速攪拌10~20分鐘后，加入溶劑，再在32~38°C下磁力分散1 ~3小時，并再以中速攪拌12~18分鐘后，再分散、研磨至細(xì)度為30μπι以下，制成混合物A; 52、 將硅酸乙酯水解物和固化調(diào)節(jié)劑加入到攪拌分散器中，并加入溶劑，以高速攪拌直 至完全溶解為止，再分散、研磨至細(xì)度為30μπι以下，制成混合物B; 53、 將混合物A和混合物B以質(zhì)量比5:6~1進行裝料混合制成成品含石墨烯的無機鋅粉 底漆。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種一種含有石墨烯的無機鋅粉底漆的制備方法，其特征在 于:高速攪拌的攪拌槳轉(zhuǎn)速為900~I IOOrpm，中速攪拌的攪拌槳轉(zhuǎn)速為500~900rpm。
【文檔編號】C09D7/12GK106009799SQ201610513237
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】劉源, 徐建東, 強飛
【申請人】無錫市玉邦樹脂涂料有限公司