一种石墨烯改性的水性冷喷锌涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯改性的水性冷喷锌涂料及其制备方法；涂料包括A组份和B组分按照质量比为1:4～1:5混合的原料，其中涂料液A组分包含水性树脂、石墨烯浆料和混合助剂，B组分是表面处理的锌粉。其制备方法：(1)将水、水性树脂、助剂等助剂加入到搅拌釜中搅拌均匀后，加入石墨烯浆料高速分散后得到石墨烯改性水性冷喷锌涂料A组分涂料液；(2)将组分B表面处理的锌粉加入到组分A中，搅拌均匀，即可。采用本发明专利技术获得的石墨烯改性水性冷喷锌涂料，能够大大提高富锌涂膜的阴极保护作用进而提高水性冷喷锌的防护年限，降低VOC含量，大大缩短了干燥时间，其耐腐蚀性、耐冲击和附着力得到较大程度的提高，可用作重防腐作用下的金属保护底漆。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于防腐涂料领域，特别涉及一种环保型石墨烯改性水性冷喷锌涂料及其制备方法。
技术介绍
石墨烯(Graphene)是由一种碳原子构成的、新型单层片状结构的二维(2D)材料，是由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢状晶格平面薄膜。石墨烯具有高导电性、高导热性，在导电、防腐、阻燃、导热和高强度等功能涂料中都具有非常诱人的潜在前景冷喷锌涂料是一种锌含量高达95％的单组份新型有机富锌涂料，涂层与钢铁基体之间的电位差高达1000mV以上，既可单层作为金属防腐蚀保护层，也可作为重防腐涂装体系底涂。冷喷锌涂料综合了电镀锌、热喷锌以及富锌涂料的优点，其保护原理类似电镀锌和热喷锌，具有主动阴极保护和屏蔽保护双重作用，是一种新型、长效、环保、便捷的钢结构防腐技术，尤其是在钢结构维修方面展现其突出的优势，从而拓展了“锌保护”应用的新领域，显示其强大的生命力，有替代常规环氧富锌和无机富锌的趋势。但是，溶剂型冷喷锌涂料由于比重大、VOC体积含量高，造成施工状态下涂料VOC含量远超出国家规定的税收标准(420g/L)，需要交纳4％的消费税，施工过程中有大量的VOC排放至大气中造成环境污染，同时对施工人员的身体健康造成伤害。冷喷锌涂料的水性化可以从源头上有效控制钢结构涂料VOC的排放。“十三五”工业涂装VOC总量减排要求钢结构企业比2015年VOC排放总量减少40％以上。冷喷锌涂料的水性化将是降低VOC有效合理的方法，是富锌涂料的发展方向之一，将在大型钢结构如电力系统、桥梁、建筑钢结构、塔架、隧道设施、港口设施、水利闸门及其附属钢结构、管道、标牌、栅栏、暖气设施、大型场所的屋顶钢结构等具有广阔的应用前景。
技术实现思路
针对溶剂型冷喷锌涂料施工VOC含量过高这一问题，本专利技术提供了一种环保型水性冷喷锌长效防腐涂料。本专利技术的另一个目的是提供上述涂料的制备方法。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。一种石墨烯改性的水性冷喷锌涂料，包括A组份和B组分按照质量比为1:4～1:5混合的原料：A组分：B组分：锌粉。进一步，所述水性树脂为帝斯曼水性聚氨酯分散体NeorezR-961，固含量为30％～50％。进一步，所述石墨烯浆料是常州第六元素材料科技股份有限公司SE1132，固含量为3.0％～10.0％。进一步，所述防沉剂为赢创化学气相二氧化硅A200、R805、R972或瓦克化学N20；所述消泡剂为TEGO810、TEGO901w、TEGO902w或BYK024；所述基材润湿剂为迪高TEGO4100或TEGO270；所述润湿分散剂为迪高TEGO750、TEGO760或TEGO755；所述防闪锈剂为德谦化学公司的NALZIN所述防冻剂为江苏华伦化工有限公司的乙二醇或丙二醇；所述防霉剂为上海環绮化工有限公司的K10N或TROY701S；所述pH调节剂为德谦化学公司的DMAE、三乙胺或AMP-95。进一步，所述锌粉为优美科富虹锌业有限公司的SuperFineⅡ水性高纯锌粉；所述锌粉为球状、鳞片状中的一种或两种，所述球状、鳞片状锌粉中活性金属锌含量不低于99％，其中，球状锌粉粒径为600-1000目。该SuperFineⅡ水性高纯锌粉采用聚硅烷改性处理新工艺，确保锌粉在水性冷喷锌涂料的使用期内与水呈惰性且具备极佳的分散性。相应地，本专利技术给出了一种石墨烯改性的水性冷喷锌涂料的制备方法，包括下述步骤：1)将质量比为10～25％的水性树脂、0.2-0.6％的消泡剂、0.4-1.2％的润湿分散剂、0.2-0.6％的基材润湿剂、0.2-0.6％的防冻剂、0.2-0.6％的防霉剂、0.2-0.6％的防闪锈剂、0.4-1.0％的防沉剂、0.4-1.0％的pH调节剂以及65～80％的去离子水，搅拌分散均匀；2)加入5～15％的石墨烯浆料高速分散30-60min后，得到石墨烯改性水性冷喷锌涂料A组分涂料液；3)采用聚硅烷改性处理后的SuperFineⅡ水性高纯锌粉作为B组分，按照A组份和B组分质量比为1:4～1:5的比例将B组分缓慢加入A组分中，高速搅拌分散均匀，然后过筛，制得石墨烯改性的水性冷喷锌涂料。进一步，所述步骤1)中，在600r/min搅拌速度下搅拌30min。进一步，所述步骤2)中，在1500r/min搅拌速度下搅拌30min。将制得的石墨烯改性水性冷喷锌涂料经喷涂、刷涂或辊涂于清洁的金属材料表面形成具有高效防腐的富锌涂层。通过采用上述技术方案，本专利技术具有以下的效益效果：(1)用石墨烯改性的水性聚氨酯分散体作为基料，石墨烯可以通过物理共混或化学接枝的形式对水性聚氨酯分散体改性，增强涂膜的机械性能和电化学保护，石墨烯可与锌粉协同作用，大大提高富锌涂膜的阴极保护作用进而提高水性冷喷锌的防护年限，降低了寿命周期成本(LCC)。(2)本专利技术选用的水分散性聚氨酯分散体，又以水为分散介质，相对传统富锌漆VOC含量＞500g/l，可减少至VOC含量＜50g/l，即降低90％VOC；且以水为分散介质使涂料难燃，在生产、运输、贮存、使用等环节更安全，具有极大的经济效益和社会效益；(3)本专利技术适用刷涂、滚涂、喷涂涂装，属于物理挥发干燥，和常规富锌漆产品比干燥时间缩短2/3，大幅缩短工期节省涂装费用；(4)将高温熔融镀锌、电镀锌等高耗能镀锌工艺变成常温涂装，而且形成的涂层外表美观、性能较佳，并且使镀锌更节能；(5)水性冷喷锌涂料在施工过程中产生的废水，经过静置沉降，上层清液主要是水，可以循环使用，克服了传统水性漆废水不好处理的问题；(6)填补国内企业空白，打断外资企业水性冷喷锌在国内市场垄断经营的格局。具体实施方式下面结合实施例对专利技术作进一步的详细说明，但并不作为对专利技术做任何限制的依据。实施例中的配比按质量分数计算。本专利技术所用试剂均为市售常规水性涂料助剂：水性树脂，即水性聚氨酯分散体(帝斯曼水性聚氨酯分散体NeorezR-961，固含40％，帝斯曼化学有限公司)。石墨烯浆料(7.5wt％)(常州常州第六元素材料科技股份有限公司SE1132)。混合助剂：防沉剂(气相二氧化硅A200、R805、R972或瓦克化学N20，德固赛化学有限公司)，消泡剂(TEGO810、TEGO901w、TEGO902w或BYK024)，基材润湿剂(TEGO4100或TEGO270)，润湿分散剂(TEGO755、TEGO750或TEGO760)，防冻剂(乙二醇或丙二醇，江苏华伦化工有限公司)，防霉剂(K10N或TROY701S，上海環绮化工有限公司)，防闪锈剂(NALZIN德谦化学)，pH调节剂(DMAE、三乙胺或AMP-95，德谦化学)。锌粉(600-1000目球状SuperFineⅡ水性高纯锌粉或鳞片状高纯锌粉，活性金属锌含量≥99％，优美科富虹锌业有限公司)。本专利技术石墨烯改性的水性冷喷锌涂料的制备方法，包括下述步骤：1)将质量比为10～25％的水性树脂、0.2-0.6％的消泡剂、0.4-1.2％的润湿分散剂、0.2-0.6％的基材润湿剂、0.2-0.6％的防冻剂、0.2-0.6％的防霉剂、0.2-0.6％的防闪锈剂、0.4-1.0％的防沉剂、0.4-1.0％的pH调节剂以及65～80％的去离子水，在600r/min搅拌速度下搅拌30min，分散均匀；2)加入5～15％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯改性的水性冷喷锌涂料，其特征在于，包括A组份和B组分按照质量比为1:4～1:5混合的原料：A组分：B组分：锌粉。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性的水性冷喷锌涂料，其特征在于，包括A组份和B组分按照质量比为1:4～1:5混合的原料：A组分：B组分：锌粉。2.根据权利要求1所述的石墨烯改性的水性冷喷锌涂料，其特征在于，所述水性树脂为帝斯曼水性聚氨酯分散体NeorezR-961，固含量为30％～50％。3.根据权利要求1所述的石墨烯改性的水性冷喷锌涂料，其特征在于，所述石墨烯浆料是常州第六元素材料科技股份有限公司SE1132，固含量为3.0％～10.0％。4.根据权利要求1所述的石墨烯改性的水性冷喷锌涂料，其特征在于，所述防沉剂为赢创化学气相二氧化硅A200、R805、R972或瓦克化学N20；所述消泡剂为TEGO810、TEGO901w、TEGO902w或BYK024；所述基材润湿剂为迪高TEGO4100或TEGO270；所述润湿分散剂为迪高TEGO750、TEGO760或TEGO755；所述防闪锈剂为德谦化学公司的所述防冻剂为江苏华伦化工有限公司的乙二醇或丙二醇；所述防霉剂为上海環绮化工有限公司的K10N或TROY701S；所述pH调节剂为德谦化学公司的DMAE、三乙胺或AMP-95。5.根据权利要求1所述的石墨烯改性的水性冷喷锌涂料，其特征在于，所述锌粉为优美科富虹锌业有限公司的SuperFi...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佳佳，权苗，刘正堂，张宏州，刘娟荣，
申请(专利权)人：陕西宝塔山油漆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61