一种石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料及其制备方法，与现有技术相比，本发明专利技术在配方中加入氧化锌用于防腐或者船舶涂料，可以形成致密的锌铁化合物，降低腐蚀介质进一步渗入的速度，可以有效地起到防锈的作用。获得性质稳定的涂料，而且，加入了一定量的PVC作为稳定剂用。制备的涂料经喷涂后测量其涂层厚度，均匀一致，达到了±1μm的水平，远优于报道的±3μm的精度，此外，硬度指标优于加入了无机纤维大幅度提高到类似涂料的2.3倍左右，达到6～8.2H(GB/T 6739‑1996铅笔刮划值)，自腐蚀电位与腐蚀电流分别达到了‑345mV和0.030μA/cm

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料及其制备方法
本专利技术属于涂料制备领域，具体涉及一种石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料及其制备方法，含有石墨烯和氧化锌的聚酯树脂涂料可以满足淡水及海水航行舰船外层涂料的要求，也可以用于工业及其他领域中的设备特殊涂层防腐的要求。
技术介绍
随着人们对陆地资源长期浩劫性过度的开发，使得陆地资源日益匮乏，人们开始像占地球70％表面的海洋寻求可利用的资源。而寻找与开发蕴藏丰富的海洋自然资源，首先面临的难题是舰船的海洋航行腐蚀问题。航海舰船装备设施长期处于干湿交替的富氧盐雾、高紫外线照射工作环境，腐蚀问题十分严重。合理运用涂料防护原理保护航海舰船的不受或少受腐蚀的困扰，对于降低航海事故的发生以及提高舰船及海洋平台装备安全性，延长其服役寿命具有重大意义。新近研发的石墨烯以及石墨纳米片二维纳米碳材料，具有层片状的结构，对水、氧气和离子有很好的稳定性和阻隔性，用作传统涂料的填料时，可以起到良好的物理屏蔽作用，从而改善有机涂层的耐腐蚀性能。但是，石墨烯科技出现年代较晚，各种应用研究刚刚起步，可实际应用的工业化产品不多见。目前在石墨烯聚酯涂料实际应用中，存在着：①涂覆层厚度不均匀导致涂覆效果不好；②涂覆层表面硬度不够；③涂覆层自腐蚀电位较低；④自腐蚀电流密度较大等影响实际应用的性能；⑤没有见到涂料制备工艺的的系统研究等问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料，以石墨烯粉末作填料，以聚酯树脂为基体，配入了无机材料氧化锌，制备石墨烯聚酯涂料，可以用作既可以用于舰船入水部分重装防腐涂料也可用于非入水部分的重装防腐涂料。本专利技术的另一目的在于提供一种石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料的制备方法，根据配方设计工艺，使制备的涂料性质稳定，涂覆效果好。本专利技术提供的一种石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料，含有以下重量份的原料：石墨烯浆料19.8-32.8份、聚酯树脂19.5-53.4份、固化剂1份、玄武岩纤维粉9.8-36.5份、针状氧化锌粉末9.5-30.5份、分散抗沉剂1-2份、抗氧化剂0.02份，消泡剂0.1份。所述聚酯树脂是安徽神剑新材料股份有限公司产的户外型TGIC固化系列聚酯树脂；所述固化剂由TGIC三环氧丙基异氰尿酸酯与聚酰胺树脂按照质量比1:1组成；所述玄武岩纤维粉由河北宏润玻璃钢有限公司生产；所述针状氧化锌粉末由成都交大晶宇科技有限公司生产；所述分散抗沉剂型号CP-88.118；所述抗氧化剂为RC626双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。所述的石墨烯浆料的制备方法为：将石墨烯粉末0.28-1.27份加入到9.88-40.1份的稀释剂中，再加入0.96-5.2份偶联改性剂采用剪切机均质后，加入9.84-41.9份环氧树脂，然后超声下搅拌，得到石墨烯料浆待用。进一步的，所述的剪切机均质是指：在转速5000～10000r/min时均质10min；所述超声下搅拌是指：在50℃以超声波辅助以500～1000r/min搅拌，搅拌时间1～1.5h。进一步的，所述石墨烯粉末由济宁利特纳米技术有限责任公司生产；所述偶联改性剂是指3-氨丙基三乙氧基硅烷；所述稀释剂是指正丁醇、二甲苯和乙醇按照体积比1:3:2组成；所述环氧树脂是指安徽神剑新材料股份有限公司产的双酚A型环氧树脂。本专利技术提供的一种石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料的制备方法，包括以下步骤：1)将19.8-32.8份石墨烯浆料、19.5-53.4份聚酯树脂、9.8-36.5份玄武岩纤维、9.5-30.5份针状氧化锌粉末和0.1份消泡剂混合，碾磨；2)再加入1-2份分散抗沉剂、1份固化剂和0.02份抗氧化剂，再碾磨，然后静置，即得石墨烯聚酯树脂涂料。进一步的，步骤1)、步骤2)中所述研磨是指：采用胶体磨在800r/min转速下进行碾磨3次；步骤2)中所述静置时间为1h。将涂料均匀喷涂于经表面处理过的优质低碳钢表面，室温下固化5d，检测其各项技术指标：涂料膜硬度检测采用GB/T6739-1996《涂膜硬度铅笔测定法》检测，自腐蚀电位与腐蚀电流强度采用电化学综合测试仪测试，涂层厚度采用GB/T13452.2-2008《色漆和清漆漆膜厚度的测定》检测采用超声波测厚仪和涂层测厚仪检测。本专利技术通过设计、调整聚酯树脂、石墨烯浆料、石墨烯、玄武岩纤维粉和针状氧化锌粉末的用量比，相应的控制制备工艺参数，使得制备的石墨烯聚酯树脂涂料涂层厚度均匀，硬度提高了2倍，具有优异的耐腐蚀性能，可以满足淡水及海水航行舰船外层涂料的要求，也可以用于工业及其他领域中的设备特殊涂层防腐的要求。本专利技术分别以热还原石墨烯和石墨纳米片作填料，以聚酯树脂为基体，重点配入了无机材料氧化锌，研究制备了一种石墨烯聚酯涂料，可以用作既可以用于舰船入水部分重装防腐涂料也可用于非入水部分的重装防腐涂料。本专利技术针对舰船入水和非入水部分设计，加入无机材料氧化锌最为重要组方要素。氧化锌具有优异的防霉性和控制海水微生物真菌的效能；且氧化锌的折射率较高，具有吸收紫外光的能力，着色力和遮盖力强的特点，颜色纯白，不粉化，具有良好的耐光、耐热作用；此外与涂料中的某些成分作用形成配位化合物,降低涂膜中对水的敏感性；氧化锌可以提高涂膜的耐候性和抗粉化性能力，通过科学配方研究，非常适合于舰船非入水部分的涂装。本专利技术中①聚酯树脂作为涂料基料起到粘接胶黏作用，通过物理和化学作用连接各原料之间的作用。②石墨烯是一种由sp2杂化碳原子组成的二维晶体材料，具有略微波浪状的层式结构，被认为是组成石墨、碳纳米管、富勒烯等同素异形体的基本组成单元。石墨烯的强度高达130GPa，是迄今发现的力学性能最好的材料之一，在涂料中引进石墨烯，可以大大提高涂料对金属表面防腐蚀的功能，此外已增加了涂料的强度，对提高涂料的使用寿命起到了重大作用。③玄武岩纤维具有良好的耐酸、耐碱和很强的耐水性，常作为一级耐水材料，断裂强度是玻璃纤维的6～7倍，拉伸强度堪比碳纤维，此处作为无机材料引入，增加了涂料的防酸碱性能和耐水性能。④固化剂的使用是针对聚酯树脂类涂料在施工过程中需要固化的要求引入的，引进合适的固化剂可以缩短涂料固化时间，提高涂料层强度。⑤由于此种涂料中含有高分子基团、有机化合物和无机物纤维粉等结构差异较大的成分，尽管采用的研磨分散工艺，但是仍然采用了分散抗沉剂，目的在于进一步使得多种原料充分的混合交联，避免产生沉淀和团聚现象。⑥抗氧化剂引入的主要目的是为了防止和延缓聚酯树脂类涂料的老化降解，维持涂料的长寿命特点。与现有技术相比，本专利技术在配方中加入氧化锌用于防腐或者船舶涂料，可以形成致密的锌铁化合物，降低腐蚀介质进一步渗入的速度，可以有效地起到防锈的作用，获得了性质稳定的涂料。制备的涂料经喷涂后测量其涂层厚度，均匀一致，达到了±1μm的水平，远优于报道的±3μm的精度，此外，硬度指标优于加入了无机纤维大幅度提高到类似涂料的2.3倍左右，达到6～8.2H(GB/T6739-1996铅笔刮划值)，自腐蚀电位与腐蚀电流分别达到了-345mV和0.030μA/cm2。附图说明图1聚酯树脂用量为20份时石墨烯浆料用量对涂料涂层硬度的影响；图2聚酯树脂用量为30份时石墨烯浆料用量对涂料涂层硬度的影响；图3聚酯树脂用量为40份时石墨烯浆料用量对涂料涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料，其特征在于，所述石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料含有以下重量份的原料：石墨烯浆料19.8‑32.8份、聚酯树脂19.5‑53.4份、固化剂1份、玄武岩纤维粉9.8‑36.5份、针状氧化锌粉末9.5‑30.5份、分散抗沉剂1‑2份、抗氧化剂0.02份，消泡剂0.1份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料，其特征在于，所述石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料含有以下重量份的原料：石墨烯浆料19.8-32.8份、聚酯树脂19.5-53.4份、固化剂1份、玄武岩纤维粉9.8-36.5份、针状氧化锌粉末9.5-30.5份、分散抗沉剂1-2份、抗氧化剂0.02份，消泡剂0.1份。2.根据权利要求1所述的石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料，其特征在于，所述的石墨烯浆料的制备方法为：将石墨烯粉末0.28-1.27份加入到9.88-40.1份的稀释剂中，再加入0.96-5.2份偶联改性剂采用剪切机均质后，加入9.84-41.9份环氧树脂，然后超声下搅拌，得到石墨烯料浆待用。3.根据权利要求1或2所述的石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料，其特征在于，所述聚酯树脂是安徽神剑新材料股份有限公司产的户外型TGIC固化系列聚酯树脂；所述固化剂由TGIC三环氧丙基异氰尿酸酯与聚酰胺树脂按照质量比1:1组成。4.根据权利要求1或2所述的石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料，其特征在于，所述玄武岩纤维粉由河北宏润玻璃钢有限公司生产；所述针状氧化锌粉末由成都交大晶宇科技有限公司生产。5.根据权利要求1或2所述的石墨烯氧化锌聚酯树脂涂料，其特征在于，所述分散抗沉剂型号CP-88.118；所述抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙益民，刘志坚，吴德清，
申请(专利权)人：安徽神剑新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34