阅读说明：本技术 一种水性环氧石墨烯含锌防腐底漆 (Waterborne epoxy graphene zinc-containing anticorrosive primer ) 是由 江拥 解宝盛 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水性环氧石墨烯含锌防腐底漆,属于涂料技术领域。该底漆包括组分A和组分B；所述组分A包括：水性环氧富锌树脂、钛白粉、碳黑、锌粉、纳米硫酸钡、铬酸锶、分散剂、消泡剂、润湿剂、气相二氧化硅、有机膨润土、助溶剂；所述组分B包括：水性环氧富锌固化剂、功能化石墨烯。本发明通过制备功能化石墨烯,并将其用于水性涂料,可以对基材提供超强的防腐蚀作用。本发明的涂料可用于铁路支座、铁路桥梁、铁路机车、公路支座、公路桥梁、石油储罐、石油管道、天然气管道、石油设备、工程机械、车辆、变压器等不同领域行业。(The invention discloses a waterborne epoxy graphene zinc-containing anticorrosive primer, and belongs to the technical field of coatings. The primer comprises a component A and a component B; the component A comprises: the paint comprises waterborne epoxy zinc-rich resin, titanium dioxide, carbon black, zinc powder, nano barium sulfate, strontium chromate, a dispersing agent, a defoaming agent, a wetting agent, fumed silica, organic bentonite and a cosolvent; the component B comprises: a water-based epoxy zinc-rich curing agent and functionalized graphene. According to the invention, the functionalized graphene is prepared and used for the water-based coating, so that the super-strong anticorrosion effect can be provided for the base material. The coating can be used in the industries of different fields such as railway supports, railway bridges, railway locomotives, highway supports, highway bridges, petroleum storage tanks, petroleum pipelines, natural gas pipelines, petroleum equipment, engineering machinery, vehicles, transformers and the like.)

一种水性环氧石墨烯含锌防腐底漆

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性环氧石墨烯含锌防腐底漆

背景技术

随着环保要求的逐渐提高，油性油漆已逐渐被水性漆和无溶剂涂料，但是目前水性漆技术在很大程度上仍然比不上油性漆所带来的性能和效果，比如防腐体系的环氧防腐底漆，水性环氧防腐漆的防腐性能远不如油性环氧防腐漆，如何突破这一水性防腐性差的难点，还需更深入的研究。

石墨烯是一种仅有一个原子厚度的碳薄板，当接触到水或蒸汽时，这种涂层就扮演一种分子筛的角色，允许一定尺寸以下的小分子通过，内部拥有上千万个微小鳞片，无序地彼此堆叠在一起，之间留有纳米大小的毛细空隙，这样大大阻止了水或蒸汽与金属表面的接触，从而完全起到隔离的作用，达到对金属防护的效果。同时石墨烯涂料在力学上更为坚固，对气体、液体以及化学品都有完全的不透水性，从而使得石黑烯涂层具有非常优异的耐强酸、强碱性能。

发明内容

本发明提供了一种水性环氧石墨烯含锌防腐底漆，通过制备功能化石墨烯，并将其用于水性涂料，可以对基材提供超强的防腐蚀作用。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种水性环氧石墨烯含锌防腐底漆，包括组分A和组分B；

所述组分A以重量百分比计包括：水性环氧富锌树脂15-25％、钛白粉5-10％、碳黑0.2-0.5％、锌粉30-50％、纳米硫酸钡8-10％、铬酸锶3-8％、分散剂0.3-0.8％、消泡剂0.3-0.6％、润湿剂0.1-0.2％、气相二氧化硅0.5-1％、有机膨润土0.5-1％、助溶剂14-16.7％；

所述组分B以重量百分比计包括：水性环氧富锌固化剂85-90％、功能化石墨烯10-15％。

进一步地，所述助溶剂为乙二醇单丁醚和乙醇的混合物。

进一步地，所述功能化石墨烯由以下方法制备得到：

配制含有0.3～0.5mol/L的K₂Cr₂O₇和1.2～1.5mol/L的HCl的水溶液，在水溶液中加入0.5～0.8g/L的石墨烯，搅拌均匀后，于82～86℃条件下反应3～5h，反应结束后，将固体滤出并用去离子水清洗，并烘干，得到表面活化的石墨烯；以丙酮作为反应溶剂，在其中加入2～5wt％的表面活化的石墨烯、5～8wt％N,N-二羟乙基-3-胺基丙烯酸甲酯和10～15wt％的第二水性环氧固化剂，再加入0.8～1.0wt％对甲苯磺酸催化剂，超声条件下分散均匀后，再于60～65℃条件下减压蒸发除溶剂后，再于N₂保护条件下于40～45℃条件下搅拌5～8h进行反应，反应完成后，用乙醇清洗反应物，并真空烘干，得到超支化改性的石墨烯；再配制含有10～16wt％超支化改性的石墨烯、1～1.5wt％聚羧酸钠盐分散剂的水溶液，分散均匀后，得到水性功能石墨烯浆。

进一步地，所述组分A的制备方法包括以下步骤：

步骤1，将水性环氧富锌树脂、分散剂、消泡剂、助溶剂加入生产缸中，采用600-800转/分搅拌5分钟；

步骤2，边搅拌边慢慢加入钛白粉、碳黑、纳米硫酸钡、铬酸锶、有机膨润土、气相二氧化硅，采用800-1000转/分搅拌5-10分钟；

步骤3，采用砂磨机研磨至细度为50微米；

步骤4，采用600-800转/分边搅拌边加入锌粉，采用1000-1200转/分分散15-20分钟。

进一步地，组分A和组分B的用量比为100：10。

本发明通过制备功能化石墨烯，并将其用于水性涂料，可以对基材提供超强的防腐蚀作用。本发明的涂料可用于铁路支座、铁路桥梁、铁路机车、公路支座、公路桥梁、石油储罐、石油管道、天然气管道、石油设备、工程机械、车辆、变压器等不同领域行业。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

本发明设计了一种功能化石墨烯，其制备方法具体如下：配制含有0.3～0.5mol/L的K₂Cr₂O₇和1.2～1.5mol/L的HCl的水溶液，在水溶液中加入0.5～0.8g/L的石墨烯，搅拌均匀后，于82～86℃条件下反应3～5h，反应结束后，将固体滤出并用去离子水清洗，并烘干，得到表面活化的石墨烯；以丙酮作为反应溶剂，在其中加入2～5wt％的表面活化的石墨烯、5～8wt％N,N-二羟乙基-3-胺基丙烯酸甲酯和10～15wt％的第二水性环氧固化剂，再加入0.8～1.0wt％对甲苯磺酸催化剂，超声条件下分散均匀后，再于60～65℃条件下减压蒸发除溶剂后，再于N₂保护条件下于40～45℃条件下搅拌5～8h进行反应，反应完成后，用乙醇清洗反应物，并真空烘干，得到超支化改性的石墨烯；再配制含有10～16wt％超支化改性的石墨烯、1～1.5wt％聚羧酸钠盐分散剂的水溶液，分散均匀后，得到水性功能石墨烯浆。

下列实施例所采用的原料如下：

水性环氧树脂(110W 佛山同德)

钛白粉(257 攀钢钛白)

碳黑(MA-100 日本三菱)

功能石墨烯(自制)

纳米硫酸钡(BS80 北京金斑马)

分散剂(4599S 埃夫科纳)

消泡剂(2507 埃夫科纳)

润湿剂(4100 迪高)

铬酸锶(L203E 环琦化工)

有机膨润土(SD 海铭斯)

气相二氧化硅(R972 德固萨)

助溶剂1(乙二醇单丁醚 中石化)

助溶剂2(乙醇 中石化)

水性环氧固化剂(150Y 佛山同德)

实施例1～实施例5的涂料中组份A的配方配比如下：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						水性环氧富锌树脂	15	18	20	22	25
钛白粉	5	6	7	8	10
						碳黑	0.2	0.3	0.3	0.4	0.5
纳米硫酸钡	10	9	10	8	8
						铬酸锶	3	4	5	7	8
气相二氧化硅	1	0.8	0.8	0.8	0.5
						有机膨润土	0.5	0.7	0.7	0.7	1
分散剂	0.6	0.3	0.5	0.8	0.5
						消泡剂	0.6	0.3	0.5	0.5	0.6
润湿剂	0.1	0.2	0.2	0.1	0.2
						助溶剂1	6	4.4	5.5	4.5	3
助溶剂2	8	11	9.5	12.2	12.7
						锌粉	50	45	40	35	30
合计	100	100	100	100	100

实施例1～实施例5的涂料中组份A的配方配比如下：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						水性环氧富锌固化剂	85	87	90	86	88
功能石墨烯	15	13	10	14	12
						合计	100	100	100	100	100

制备方法是：

1、将水性环氧富锌树脂、分散剂、消泡剂、助溶剂加入生产缸中，采用600-800转/分搅拌5分钟；

2、边搅拌边慢慢加入钛白粉、碳黑、纳米硫酸钡、铬酸锶、有机膨润土、气相二氧化硅，采用800-1000转/分搅拌5-10分钟；

3、采用砂磨机研磨至细度为50微米；

4、采用600-800转/分边搅拌边加入锌粉，采用1000-1200转/分分散15-20分钟。

5、B组份将水性功能石墨烯加入水性环氧固化剂中，搅拌均匀即可。

性能测试

试验方法是：A组份：B组份＝100：10的配比调漆，采用去离子蒸馏水进行稀释至喷涂粘度(40-50S，T-4杯)，标准马口铁片进行磷化或打磨处理，马口铁片上厚度控制在20-30μm，待48小时完全实干后做综合性能测试，型式检验干板厚度控制在80-100μm，待7天完全实干后做型式检测。

干燥时间依照GB/T1728、附着力依照GB/T1720、冲击性依照GB/T1732、韧性依照GB/T6742、硬度依照GB/T6739、耐水性依据GB/T1733、固体含量测试依据GB/T1725、耐化学性能依照GB/T9274、耐中性盐雾性依据GB/T1771，综合性能与专利ZL201510516233.1进行对比。

表2：实施例1-5与ZL201510516233.1性能对比测试结果

通过以上举例试验对比分析，采取自制工艺制作功能石墨烯，完全解决了石墨烯的分散性，结合铬酸锶、锌粉制作的含锌防腐底漆，具有优异耐水性、耐酸性、耐碱性、耐盐性、耐丙酮性性，耐盐雾性能均有达到5600小时无明显变化，大量用于桥梁、钢构、石油石化防腐领域。