一种环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种涂料助剂及其制备方法，尤其涉及一种提高环氧富锌底漆附着力、柔韧性、耐冲击性能和耐中性盐雾性能的含石墨烯的涂料助剂。

背景技术：

环氧富锌底漆是以环氧树脂为基料、超细锌粉为主要防锈颜料，加入增稠剂、填料、助剂、溶剂等原材料制备而成的一种特种涂料，广泛应用于港口机械、矿井设备、船舶、桥梁、埋地管线、煤气柜外壁等钢铁结构的防锈和防腐涂装体系。环氧富锌底漆作为重防腐涂层的配套底漆，有阴极保护作用，防腐性能优异，但也存在着漆膜硬度高，柔韧性和耐冲击性能较差的缺点；不仅如此，在一些苛刻的腐蚀环境里，需要通过增加环氧富锌底漆涂膜厚度的方式来提高防腐性能，这就加大了涂装成本和后期维护成本。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角形呈蜂巢状晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯是目前已知的最薄、最强韧的纳米材料，其断裂强度比最好的钢材还要高200倍；它的导热系数高达5300W/m·K，常温下其电子迁移率超过15000cm²/V·s，而电阻率只约10^-6Ω·cm；除此之外，石墨烯还具有超大的比表面积、优异的抗渗透性、高的热稳定性和化学稳定性等优点，这些特性使其在提升涂料的力学性能和防腐蚀性能方面有着巨大的应用潜力。

技术实现要素：

本发明的目的在于为了解决现有环氧富锌底漆柔韧性和耐冲击性差、耐腐蚀性能仍需提高的缺陷，提供一种提高涂层附着力、柔韧性、耐冲击性能和耐中性盐雾性能的含石墨烯的涂料助剂。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂，包括按质量份数计的下述组份：石墨烯1-10份、溶剂20-99份、分散剂0.5-5份、硅烷偶联剂1-10份、防沉剂0.1-1份。

作为优选，所述石墨烯为片状结构，层数小于20层，层内为碳原子以sp²杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格，层间为碳原子以π键结合。

作为优选，所述石墨烯中碳元素的含量大于90％，其余为非碳元素，非碳元素包括氧、硫、氯、氢、氮中的一种或几种。

作为优选，所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、正丁醇、无水乙醇、苯甲醇中的一种或几种。

作为优选，所述分散剂为司盘60、司盘80、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、BYK163、BYK145中的一种或几种。

作为优选，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种。

作为优选，所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡中的一种或几种。

本发明还提供了环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将石墨烯、硅烷偶联剂和部分溶剂混合，超声分散1-3h，得到混合液1；

(2)向混合液1中加入分散剂、防沉剂和剩余的溶剂，再次超声分散1-3h，得到含石墨烯的涂料助剂。

本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

(1)环氧富锌底漆添加石墨烯助剂后，涂层的附着力、柔韧性和耐冲击性能得以提高，涂料耐中性盐雾时间提高1-3倍，在相同的防腐效果下，涂层厚度变薄，降低了成本；

(2)本发明所述助剂制备方法简单，可操控性好，易于工业化生产，提供了一种将石墨烯应用于涂料的新思路。

附图说明

图1～2为涂层耐冲击性能对比图片，其中图1为普通环氧富锌底漆，图2为添加石墨烯助剂的环氧富锌底漆。

图3～4为涂层耐中性盐雾性能对比图片，其中图3为普通环氧富锌底漆，图4为添加石墨烯助剂的环氧富锌底漆。

具体实施方式

为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

一种环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂，包括石墨烯2份、溶剂95.8份、分散剂1份、硅烷偶联剂1份、防沉剂0.2份。

本实施例中，所述溶剂为二甲苯。

本实施例中，所述分散剂为BYK163。

本实施例中，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。

本实施例中，所述防沉剂为气相二氧化硅。

一种环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将2份石墨烯、1份硅烷偶联剂、80份溶剂混合，超声分散2h，得到混合液1；

(2)向混合液1中加入1份分散剂、0.2份防沉剂、15.8份溶剂，超声分散1h，得到环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂。

实施例2

一种环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂，包括石墨烯3.3份、溶剂92.5份、分散剂2份、硅烷偶联剂2份、防沉剂0.2份。

本实施例中，所述溶剂为正丁醇。

本实施例中，所述分散剂BYK145。

本实施例中，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。

本实施例中，所述防沉剂为有机膨润土。

一种环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将3.3份石墨烯、2份硅烷偶联剂、88份溶剂混合，超声分散3h，得到混合液1；

(2)向混合液1中加入2份分散剂、0.2份防沉剂、4.5份溶剂，超声分散1h，得到环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂。

实施例3

一种环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂，包括石墨烯1.5份、溶剂96.9份；分散剂0.5份、硅烷偶联剂1份、防沉剂0.1份。

本实施例中，所述溶剂为二甲苯和正丁醇按照重量份2-4:1的混合溶剂。

本实施例中，所述分散剂BYK163和BYK145按照重量份1-3:1的混合分散剂。

本实施例中，所述硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。

本实施例中，所述防沉剂为聚酰胺蜡。

一种环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将1.5份石墨烯、1份硅烷偶联剂、75份溶剂混合，超声分散1.5h，得到混合液1；

(2)向混合液1中加入0.5份分散剂、0.2份防沉剂、21.9份溶剂，超声分散1h，得到环氧富锌底漆专用的石墨烯助剂。

对比例1

对比例1为不添加石墨烯助剂的普通环氧富锌底漆。

将实施例1-3制备的石墨烯助剂与普通环氧富锌底漆按重量份20:80混合并充分搅拌均匀，涂覆固化成膜后，测试各涂膜性能如表1所示。

表1 性能测试结果

表1数据说明，与对比例1相比，添加了本发明实施例1-3制备的石墨烯助剂的环氧富锌底漆，其涂膜的附着力、柔韧性和耐冲击性能都有所提高，耐中性盐雾性能提升了120％以上。

以上所述实施例只是本发明的一种典型技术方案，不对本发明做任何形式的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。