一种基于少层石墨烯的重防腐涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及石墨烯领域，公开了一种基于少层石墨烯的重防腐涂料及其制备方法和应用，所述少层石墨烯由石墨粉在机械剥离下制得，石墨烯防腐涂料由甲组分和乙组分构成，按质量百分比，甲组分包含1

【技术实现步骤摘要】
一种基于少层石墨烯的重防腐涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及石墨烯防腐涂料领域，具体涉及少层石墨烯和石墨烯防腐涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]防腐涂料可以分为常规防腐涂料和重防腐涂料，重防腐涂料相比常规防腐涂料，需要能够在更为苛刻的腐蚀环境下，提供对金属基材等提供保护，并且比常规防腐涂料能保持更久。重防腐涂料可以分为，环氧树脂漆，氯乙烯漆，丙烯酸油漆，氟碳漆，醇酸油漆，有机硅耐高温油漆，无溶剂防腐涂料，特重防腐涂料等。其应用领域也在军工民生等各个领域被被广泛应用，如新型海洋工程，现代交通运输，能源工业，大型工业企业，市政设施等方方面面。在海洋工程中，每年因为金属被腐蚀而导致的损失可以高达上千亿美元，尤其是海洋采油平台，海洋采油平台是固定在海洋中的大型钢结构，长期受到海洋环境的污染，因此需要对重防腐涂料的要求格外高。海水中的酸，碱，硫化物等都是腐蚀的元凶，中国对防腐材料的研究和发展还需要更多的努力，新型的重防腐涂料的开发，将为国内产业的经济和工业提供巨大的前景和利益。
[0003]但是随着高新产业和技术的升级，以及全球大环境的影响，市场对于重防腐涂料的需求也在不断改变，除了高附着力、耐化学腐蚀、低膜厚等基础的要求，人们对绿色环保(不含锌、铅)的要求日益提高，因此这一点逐渐成为重防腐涂料研发和进步的目标方向。
[0004]石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42
×
10
‑
10米，键与键之间的夹角为120
°
。碳原子之间链接成六角环的蜂窝式层状结构，是已知的强度极高的材料之一。石墨烯已经在多个领域发挥出了其特殊的性能，同时他具有的极强的不可渗透性。也被证实在防腐涂料中可以作为添加剂，从而有效阻隔氧气、水分子的接触，提升涂料的防腐性能。但目前许多针对添加石墨烯的重防腐涂料中，使用的多是改性的石墨烯以及大尺寸的石墨烯，同时还含有许多重金属成分。
[0005]石墨烯的性能与其层数有一定的关系，少层石墨烯(一般为3
‑
10层的石墨烯)相较于多层石墨烯(10层以上)可以提高作为添加剂的性能。
[0006]因此，开发高效获得少层石墨烯的方法，同时制备不仅具有更好的耐酸/碱腐蚀、耐硫化氢腐蚀、附着力高(≥13MPa)的性能的石墨烯防腐涂料，综合性能优异且不含重金属的石墨烯重防腐涂料属于该领域的技术难题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了提供一种少层石墨烯的高效制备方法，以及一种综合性能优异，且绿色环保的(不含重金属的)石墨烯重防腐涂料及其制备方法和应用。
[0008]本专利技术提供的石墨烯重防腐涂料充分利用少层石墨烯分散在涂料之中形成的难以渗透的“屏蔽墙”，能够防止外界的氧气，水汽，以及其他多种腐蚀性气体和成分与金属基底的接触，从根源上杜绝金属基底的氧化，减慢金属的腐蚀进度，给金属基底提供长效持久
的保护。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种少层石墨烯的制备方法，所述的少层石墨烯由石墨粉通过机械剥离的得到，包括以下步骤：
[0010]步骤一、将石墨粉和水按1:20的比例混合，得到石墨粉分散液，
[0011]步骤二、将石墨粉分散液进行高速剪切，转速为不低于12000r/min，时间为不少于4h，得到少层石墨烯分散液。
[0012]步骤三、将得到的少层石墨烯分散液，在冻干机中进行冻干，得到少层石墨烯粉末。
[0013]特别地，所述少层石墨烯的碳元素含量为99.8％
‑
99.95％。
[0014]特别地，所述少层石墨烯的电导率为1000S/m～3000S/m。
[0015]特别地，所述少层石墨烯的径向尺寸为1μm
‑
5μm。(通过透射电子显微镜和原子力显微镜)
[0016]进一步，步骤一控制温度范围在30
‑
60℃。
[0017]本专利技术第二方面提供一种石墨烯重防腐涂料，所述石墨烯重防腐涂料由甲组分和乙组分构成，按质量百分比，所述甲组分包含1
‰‑
7％的少层石墨烯、10％
‑
35％环氧树脂，1％
‑
3％的铝浆，所述乙组分包含30％
‑
65％的溶剂，1
‰‑
3％的环氧固化促进剂。
[0018]进一步，所述甲组分中的环氧树脂包含2
‑
3种环氧值为0.4
‑
0.6的环氧树脂。
[0019]进一步，所述乙组分中包含30％
‑
50％的固化剂二乙烯三胺。
[0020]更进一步，所述甲组分中还包含1％
‑
3％的助剂，10％
‑
30％的溶剂，30％
‑
50％的填料，其中所述助剂选自流平剂、消泡剂、分散剂、脱水剂中的一种或多种，所述填料选自钛白粉、硫酸钡、氧化锌、膨润土、三聚磷酸二氢铝、滑石粉、炭黑、云母粉中的一种或多种，所述溶剂选自醋酸正丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丁酮、甲基异丁酮、环己酮、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、丙二醇甲醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙酸乙酯、N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
[0021]本专利技术第三方面提供一种基于少层石墨烯的重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]步骤一、按所需配比将石墨烯、填料、分散剂、溶剂加入剪切搅拌机中，高速剪切不少于30min，转速不低于2000rpm。
[0023]步骤二、将上述配比的环氧树脂加入到步骤一中的少层石墨烯中，采用砂磨机研磨至细度≤40μm。
[0024]步骤三、向步骤二所得混合物中加入所上述配比的铝浆，高速剪切不少于30min，即得所述环氧树脂甲组分。
[0025]步骤四、按所需配比将固化剂、环氧固化促进剂、溶剂混合分散，即得所述环氧树脂乙组分。
[0026]所述步骤一中需控制温度为30℃～55℃。
[0027]所述步骤二中所用砂磨机的研磨介质为1.5mm～3mm的锆珠。
[0028]所述步骤三中剪切分散的转速为1000rpm
‑
1500rpm。
[0029]本专利技术第四方面提供了一种通过上述制备方法制备得到的石墨烯重防腐涂料。
[0030]本专利技术第五方面提供上述石墨烯环氧涂料在原油储罐、船舶、海上平台、海上风力
装置的应用。
[0031]本专利技术提供的石墨烯环氧涂料具有附着力强(≥13MPa)、耐酸腐蚀(5％H2SO4，≥6000h)、耐碱腐蚀(5％NaOH，≥6000h)、耐硫化氢腐蚀(5％NaCl+5
‰
CH3COOH+H2S饱和溶液，≥2000h)、不含锌、锡、铝等金属物质，极强的耐中性盐雾能力(≥4000h)，中性膜厚小(80μm
‑
120μm)，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于少层石墨烯的重防腐涂料，所述石墨烯重防腐涂料是由甲组分和乙组分组成，其中甲组分按照质量百分比计算，由1
‰‑
7％的少层石墨烯，10％
‑
35％的环氧树脂，1％
‑
3％铝浆组成，其中乙组分由30％
‑
65％的溶剂和1
‰‑
3％的环氧固化促进剂组成。2.如权利要求1所述一种基于少层石墨烯的重防腐涂料，其特征在于，所述少层石墨烯，由如下步骤制备而成：步骤一、首先将石墨粉和水按1:20的比例混合，得到石墨粉分散液；步骤二、将石墨粉分散液在高速剪切机下，转速为不低于12000rpm，时间为不少于4h，得到少层石墨烯分散液；步骤三、将少层石墨烯分散液进行冻干，得到少层石墨烯粉末。3.如权利要求2所述基于少层石墨烯的重防腐涂料，其特征在于，通过透射电子显微镜和原子力显微镜得到的少层石墨烯的尺寸约为1μm
‑
5μm。4.如权利要求2所述基于少层石墨烯的重防腐涂料，其特征在于，步骤一控制温度范围在30
‑
60℃。5.根据权利要求1所述基于少层石墨烯的重防腐涂料，其特征在于，所述甲组分中的环氧树脂包含2
‑
3种环氧值为0.4
‑
0.6的环氧树脂。6.根据权利要求1所述基于少层石墨烯的重防腐涂料，其特征在于，所述乙组分中包含30％
‑
50％的固化剂二乙烯三胺。7.根据权利要求1所述基于少层石墨烯的重防腐涂料，其特征在于，所述甲组分中还包含1％
‑
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，赵智峥，
申请(专利权)人：低维新材料科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：