一种薄层石墨烯分散浆料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种薄层石墨烯分散浆料、其制备方法及应用。所述薄层石墨烯分散浆料包含按照质量百分比计算的如下组分：5～10wt％薄层石墨烯、1～30wt％填料、1～5wt％助剂和余量的溶剂。本发明专利技术制备了一种石墨烯在填料中分散均匀、存储稳定与树脂、填料兼容性好的薄层石墨烯分散浆料，其在与树脂或其它填料混合过程中，因为助剂的改性和填料阻隔使石墨烯很难再堆垛团聚，且与树脂或其它填料兼容性好，从而可提高薄层石墨烯在涂料中的分散效率和稳定性，使薄层石墨烯在涂料中分散均匀，发挥出高效的屏蔽作用，有利于进一步提高涂料防腐性能，对现有船舶、桥梁、码头等钢结构防腐性能方面具有重要的提升作用。

【技术实现步骤摘要】
一种薄层石墨烯分散浆料、其制备方法及应用
本专利技术涉及一种用于防腐涂料的薄层石墨烯分散浆料、其制备方法及应用，属于纳米技术和涂料领域。
技术介绍
近年来，随着经济的快速发展，我国建筑业、轨道交通、市政工程、能源工业的需要。我国钢结构行业正处于迅猛发展时期。船舶、桥梁、大型体育场馆、地铁、机场、火车站、石油工程装备、钢结构住宅、钢结构桥梁、海上平台、军事设施等都有大面积使用钢结构材料。但是钢材的耐腐蚀性差，必须采取防护措施，防止钢材腐蚀生锈，才能确保钢结构在设计使用期内的安全。我国每年因为腐蚀造成钢铁损耗超过6000万吨，造成了大量的资源浪费，经济损失巨大。涂防腐涂料是目前最常用、最有效的钢铁腐蚀防护措施，常见的防腐涂料主要为无机富锌、环氧富锌、环氧云铁、氯化橡胶铁红等防腐蚀涂料，这些防腐蚀涂料很大程度上解决了钢铁的腐蚀防护问题，但在苛刻的海洋环境中使用寿命期较短。海洋环境中钢结构，长期受到海水浸泡、盐雾腐蚀、冷热交替、干湿交替影响，钢结构腐蚀严重，而且这些部位检查和维修不方便、涂装条件差，结构复杂，不易于维护涂装。传统防腐涂料防腐蚀期效短，难以满足海洋环境的长期防腐蚀要求，对防腐涂料提出了更高的要求。薄层石墨烯是一种重要的新型功能材料，它是碳原子以sp2杂化形成的六元环结构，具有超高的比表面积，化学性质稳定，同时具有高效阻隔性、导电性、抗化学品腐蚀性、高温稳定性等优异物理化学性能，将薄层石墨烯用于防腐涂料可以突破原有特种功能涂料技术局限，制备出更加高效的重防腐涂料。国内外的研究均表明薄层石墨烯可依靠屏蔽作用以及与锌粉配合的导电作用发挥防腐性能。然而薄层石墨烯片因为层间范德华力作用容易团聚很难分散，而且与树脂的相容性差，一旦形成缺陷，反而影响涂料性能。薄层石墨烯制备工艺多样，层数、片径、官能团等都影响了薄层石墨烯在涂料中的分散性和防腐效果。同时，单纯依靠薄层石墨烯的防腐作用尚不能达到最佳的防腐效果。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种薄层石墨烯分散浆料及其制备方法，以克服现有技术的不足。本专利技术的另一主要目的在于提供该薄层石墨烯分散浆料在制备防腐涂料中的应用。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种薄层石墨烯分散浆料，其包含按照质量百分比计算的如下组分：5～10wt％薄层石墨烯、1～30wt％填料、1～5wt％助剂和余量的溶剂。进一步地，所述薄层石墨烯分散浆料的粘度为1000～8000mPas。进一步地，所述薄层石墨烯的尺寸为0.1～50μm，厚度为1～20层，电导率不低于105S/m，纯度大于97％。本专利技术实施例还提供了前述薄层石墨烯分散浆料的制备方法，其包括以下步骤：首先，将薄层石墨烯粉体、助剂、溶剂通过高速分散形成薄层石墨烯预分散浆料。其次，向所述薄层石墨烯预分散浆料中加入填料、助剂，经过高速分散、球磨、高压均质分散，通过作为桥梁分别与石墨烯和填料的相互作用，获得薄层石墨烯在填料中均匀分散的薄层石墨烯分散浆料。本专利技术实施例还提供了前述的薄层石墨烯分散浆料用于制备防腐涂料中的应用。本专利技术实施例还提供了一种防腐涂料，其包含添加剂、树脂、固化剂和锌粉，所述添加剂为前述任一项的薄层石墨烯分散浆料。本专利技术实施例还提供了前述的防腐涂料于钢结构件防腐领域中的应用。进一步地，所述钢结构件包括船舶、桥梁或码头等，但不限于此。与现有技术相比，本专利技术的优点包括：1)本专利技术利用纯度高、导电性好的高质量薄层石墨烯为原料，克服了石墨烯因为自身结构原因而影响其作为添加剂对涂料防腐性能的提升。另外，为解决石墨烯在树脂或涂料中分散不均匀或不兼容的困难，提出预先通过与分散助剂、填料复合制备一种石墨烯在填料中分散均匀、存储稳定且与树脂、填料兼容性好的薄层石墨烯分散浆料；2)将本专利技术的薄层石墨烯分散浆料与树脂或其它填料混合过程中，因为填料阻隔在薄层石墨烯片层之间，薄层石墨烯很难堆垛团聚，同时通过助剂的对薄层石墨烯的改性，从而可提高薄层石墨烯与树脂或其它填料的兼容性，增强了薄层石墨烯在涂料中的分散效率和稳定性，使薄层石墨烯在涂料中分散均匀，充分分散和舒展，发挥出高效的屏蔽作用，有利于进一步提高涂料防腐性能；3)本专利技术获得的防腐涂料对现有船舶、桥梁、码头等钢结构防腐性能方面具有重要的提升作用。附图说明图1为本专利技术实施例1中制备的薄层石墨烯分散浆料干燥后表面的SEM图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。为解决石墨烯在树脂或涂料中分散困难，本专利技术提出预先将石墨烯结合助剂与填料复合形成一种石墨烯在填料中分散均匀、存储稳定、兼容性好的薄层石墨烯分散浆料。将该浆料与树脂或其它填料混合过程中，因为填料阻隔石墨烯很难再堆垛团聚，结合助剂的改性，可提高薄层石墨烯在涂料中的兼容性、分散效率和稳定性，使薄层石墨烯在涂料中分散均匀，发挥出高效的屏蔽作用，有利于进一步提高涂料防腐性能。添加该石墨烯分散浆料获得的涂料对现有船舶、桥梁、码头等钢结构防腐性能方面具有重要的提升作用。本专利技术实施例的一个方面提供的一种薄层石墨烯分散浆料，其包含按照质量百分比计算的如下组分：5～10wt％薄层石墨烯、1～30wt％填料、1～5wt％助剂和余量的溶剂。在一些实施例中，混合均匀后，所述薄层石墨烯分散浆料的粘度为1000～8000mPas。在一些实施例中，所述薄层石墨烯的尺寸为0.1～50μm，厚度为1～20层，电导率不低于105S/m，纯度大于97％。在一些实施例中，所述填料优选自但不限于硫酸钡、硫酸锌、玻璃鳞片、硅微粉、云母粉、钛白粉、滑石粉、碳酸钙、云母氧化铁、磷酸锌、三聚磷酸铝、复合磷酸盐、铁钛粉、纳米二氧化硅、云母氧化铁灰、磷铁粉、铝粉和锌酪黄等中的任意一种或两种以上的组合。进一步地，所述磷酸锌为500～2000目，所述滑石粉为500～2000目，所述硫酸钡为500～2000目，所述云母氧化铁灰为300～800目。在一些实施例中，所述溶剂优选自但不限于乙二醇、乙酸丁酯、异丙醇、二价酸酯、乙基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、溶剂汽油、乙醇、辛醇、丁醇、松油醇、丁二酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、戊二酸二甲酯、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇丁醚、二丙酮醇、乙二醇乙醚醋酸酯、甲苯、二甲苯、邻苯二甲酸二丁酯和异佛尔酮等中的任意一种或两种以上的组合。在一些实施例中，所述助剂优选但不限于分散剂、消泡剂、偶联剂、防沉剂和流平剂等中的任意一种或两种以上的组合。进一步地，所述分散剂优选自但不限于酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、醛酮、聚酮树脂、硝基纤维素树脂、乙基纤维素、过氯乙烯树脂、DISPERBYK2200、BYK9076、BYK2152、DISPERBYK2013、DISPERBYK2000、DISPERBYK2001、DISPERBYK2152、DISPERBYK142、DISPERBYK111和BYKP104等中的任意一种或两种以上的组合。进一步地，所述消泡剂优选自但不限于聚醚类消泡剂、矿物油类消泡剂、有机硅类消本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄层石墨烯分散浆料，其特征在于包含按照质量百分比计算的如下组分：5～10wt％薄层石墨烯、1～30wt％填料、1～5wt％助剂和余量的溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种薄层石墨烯分散浆料，其特征在于包含按照质量百分比计算的如下组分：5～10wt％薄层石墨烯、1～30wt％填料、1～5wt％助剂和余量的溶剂。2.根据权利要求1所述的薄层石墨烯分散浆料，其特征在于：所述薄层石墨烯分散浆料的粘度为1000～8000mPas。3.根据权利要求1所述的薄层石墨烯分散浆料，其特征在于：所述薄层石墨烯的尺寸为0.1～50μm，厚度为1～20层，电导率不低于105S/m，纯度大于97％。4.根据权利要求1所述的薄层石墨烯分散浆料，其特征在于：所述填料包括硫酸钡、硫酸锌、玻璃鳞片、硅微粉、云母粉、钛白粉、滑石粉、碳酸钙、云母氧化铁、磷酸锌、三聚磷酸铝、复合磷酸盐、铁钛粉、纳米二氧化硅、云母氧化铁灰、磷铁粉、铝粉和锌酪黄中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述磷酸锌为500～2000目；优选的，所述滑石粉为500～2000目；优选的，所述硫酸钡为500～2000目；优选的，所述云母氧化铁灰为300～800目。5.根据权利要求1所述的薄层石墨烯分散浆料，其特征在于：所述溶剂包括乙二醇、乙酸丁酯、异丙醇、二价酸酯、乙基卡必醇醋酸酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、丁基溶纤剂醋酸酯、溶剂汽油、乙醇、辛醇、丁醇、松油醇、丁二酸二甲酯、丙二醇甲醚醋酸酯、戊二酸二甲酯、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇丁醚、二丙酮醇、乙二醇乙醚醋酸酯、甲苯、二甲苯、邻苯二甲酸二丁酯和异佛尔酮中的任意一种或两种以上的组合。6.根据权利要求1所述的薄层石墨烯分散浆料，其特征在于：所述助剂包括分散剂、消泡剂、偶联剂、防沉剂和流平剂中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述分散剂包括酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、氯醋树脂、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立天，刘立明，
申请(专利权)人：苏州格瑞丰纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32