過程和工藝簡化。
[0028] 2、本發明制備的石墨烯/環氧樹脂涂層具有良好阻隔性能時,需要的石墨烯最低 加入量可以降至0. 2wt %。
[0029] 3、本發明制備的石墨烯/環氧樹脂涂層,具有良好柔韌性和抗沖擊性能。
[0030] 4、采用本發明方法制備出的石墨烯/環氧涂層與現有技術相比,石墨烯用量少, 同時可實現石墨烯在復合涂層中的均勻分散,因而可以賦予涂層極佳的防水、防腐蝕性、耐 候性、耐酸堿性、耐沖擊和耐人工老化等優點。
【附圖說明】
[0031] 圖1.環氧樹脂涂層、環氧樹脂/0. 5wt%炭黑復合涂層以及環氧樹脂/0. 5wt%石 墨烯復合涂層吸水率隨浸泡時間的變化曲線。
[0032] 圖2.環氧樹脂涂層、環氧樹脂/0. 5wt%炭黑復合涂層以及環氧樹脂/0. 5wt%石 墨烯復合涂層離子透過率隨浸泡時間的變化曲線。
[0033] 圖3.具有良好柔韌性的石墨烯/環氧樹脂復合涂層和脆性的環氧樹脂涂層圖片。 其中,(a)圖為0.5wt%石墨烯/環氧樹脂復合薄膜(柔性);(b)圖為環氧樹脂薄膜(脆 性)。
[0034] 圖4.不同石墨烯添加量的石墨烯/環氧樹脂復合涂層與商用環氧富鋅涂層和環 氧玻璃鱗片涂層在酸、堿和中性腐蝕環境中浸泡30天后的涂層表面形貌對比。其中,酸性 腐蝕采用l〇wt%鹽酸,堿性腐蝕采用10wt% NaOH水溶液,中性鹽腐蝕采用10wt% NaCl水 溶液,1#代表石墨烯含量為o. 5wt %的石墨烯/環氧復合涂層,2#代表石墨烯含量為lwt % 的石墨烯/環氧復合涂層,3#代表石墨烯含量為1. 5wt %的石墨烯/環氧復合涂層,4#代表 典型商用環氧富鋅涂層,5#代表典型商用環氧玻璃鱗片涂層。
【具體實施方式】
[0035] 在【具體實施方式】中,本發明具有高隔絕性石墨烯/環氧樹脂復合防腐涂料為A、B 雙組份型,其中:A組分包含環氧樹脂、石墨烯/環氧樹脂母料、稀釋劑、添加劑等物質,B組 分為固化劑。各組分的重量組成(以環氧樹脂量為1〇〇份重量計)為:
[0036] A 組分:
[0037] 環氧樹脂 勵份; 5wt%^墨烯y環氧樹脂母料1~100份(優選為10~60份); 稀釋劑 10~50份; 添加劑 1~5份;
[0038] B 組分:
[0039] 固化劑 20~100份;
[0040] 在A組分中,環氧樹脂主要為雙酚A型環氧樹脂,其牌號如:E-20 (601)、 E-44 (6101)、E-51 (618)等。添加劑為涂料領域常用的助劑,采用市售分散劑、消泡劑、流平 劑和防沉劑之一種或兩種以上的混合。優選地,分散劑、消泡劑、流平劑和防沉劑各自的重 量份數為〇. 5~2份。稀釋劑采用有機溶劑:甲苯、二甲苯、丁醇、甲乙酮、環己酮中的一種 或兩種以上混合。
[0041] 在A組分中,5 wt%石墨烯/環氧樹脂母料請參見中國發明專利申請:"一種納米 碳/液態樹脂母料的制備方法(申請號201410617460. 9) "。石墨烯/液態樹脂母料指的是 石墨烯含量在5wt%的復合樹脂漿料,石墨烯在其中均勻分散,并可以被稀釋成低濃度的復 合樹脂,且稀釋后石墨烯的分散狀態不變,該母料在應用時分散性能好。石墨烯材料可以在 低級醇溶劑中實現暫態的分散,同時低級醇溶劑也是液態樹脂的不良溶劑,樹脂在其中的 溶解度很低。但是樹脂在醇中微量的溶解使其可以與石墨烯形成良好的結合,使石墨烯與 樹脂之間的相互作用力逐漸增強。宏觀上表現為石墨烯逐漸從醇溶液中轉移到樹脂中,并 形成均勻分散。在石墨烯完全由醇中轉移到樹脂中之后,靜置條件下醇溶液就會與樹脂分 層。由于醇溶液與樹脂之間的結合力很弱,可以通過熱蒸發的處理方法,使其與樹脂完全分 離。
[0042] B組分為胺類、醚類或酸酐類固化劑,包括:聚酰胺、市售D8(酮醛環氧化合物 與脂肪族多元胺加成物)、T31 (酚醛改性胺加成物)、701#(苯酚甲醛己二胺縮合物)、 704# (2-甲基咪唑-環氧丙烷丁基醚加成物)、705# (2-甲基咪唑-環氧丙基異辛基醚加成 物)、70#酸酐(丁二烯-順丁烯二酸酐加成物)、308桐油酸酐(桐油改性順丁烯二酸酐) 等的一種或兩種以上的混合。
[0043] 本發明防腐涂料的制備過程如下:
[0044] 按照配方比例在攪拌器中加入環氧樹脂、石墨烯/環氧樹脂母料、稀釋劑和添加 劑勻速攪拌(轉速為300~500轉/分鐘)1~3小時,使各種物料混合均勻分裝即可獲得A 組分。將A、B兩組份按比例混合均勻后,即可使用。按重量百分比計,A組分占53~93%, B組分占7~47% ;A組份中,石墨烯的含量范圍為0. 03~2. 3wt%,優選范圍為0. 2~ 1. 5wt%。按常規方法施涂干燥后,即可制備出具有高隔絕性的腐蝕防護涂層。
[0045] 下面,通過實施例對本發明進一步詳細說明。
[0046] 實施例1
[0047] 將500g插層剝離法制備的石墨烯粉體加入到30kg己醇中,超聲分散30分鐘,可 得到暫態分散的石墨烯/醇懸濁液;將上述懸濁液與l〇kg環氧樹脂混合后機械攪拌5小 時,攪拌速度為200轉/分鐘;攪拌結束后靜置10分鐘,使上述混合液體分層;將上層灰白 色的溶液倒出,留下下層黑色的粘稠漿料,置入真空烘箱中抽真空加熱至120°C,保持烘箱 內真空度低于1〇〇 Pa ;烘干24小時后取出即得到石墨烯含量約5wt %的石墨烯/環氧樹脂 復合母料。
[0048] 按重量份數計,復合防腐涂料的原料組成如下:
[0049] 組分A的成分是:
[0050] 環氧樹脂 100份;
[0051] 5wt%石墨烯/環氧樹脂母料 15份;
[0052] 溶劑包括以下成分和比例:
[0053] 二甲苯 15 份;
[0054] 環己麗 15份;
[0055] 正丁醇 15 份;
[0056] 添加劑包括以下成分和比例:
[0057] 分散劑 1份; 消泡劑 2份; 流平劑 1份; 防沉劑 1份;
[0058] 組分B的成分是:
[0059] 聚酰胺 35份。
[0060] 本實施例中,防腐涂料的制備過程如下:
[0061] (1)均勻混合上述重量比的組分A原料;
[0062] (2)將步驟(1)所得混合物與聚酰胺按重量比配伍均勻混合后即可使用。
[0063] (3)上述涂料中石墨烯的含量約為0. 5wt%,利用刷涂法將混合后的涂料制成獨 立的薄膜進行耐滲透和力學性能測試以及涂刷在碳鋼試片上制成涂層測試腐蝕防護性能。
[0064] 如圖1所示,測試結果表明,石墨烯復合涂層浸泡50天后的吸水率為環氧樹脂涂 層的1/10,是相同加入量炭黑復合涂層的1/5。這是由于石墨烯本身的疏水性,以及石墨烯 的大片層結構可以有效的抑制水分子在涂層內的滲透,從而顯著提高了環氧樹脂基涂料的 防腐性能。
[0065] 如圖2所示,石墨烯的加入可以非常顯著的抑制離子在環氧樹脂涂層中的透過 率。腐蝕性離子(如Cl)接觸金屬表面是造成金屬腐蝕加劇的重要因素,抑制腐蝕性離子 的透過是涂層腐蝕防護的一個關鍵指標。石墨烯復合涂層中,C1離子的透過速率可以降至 純環氧涂層的約1/100。
[0066] 如圖3(a)-(b)所示,石墨烯的加入可以有效提高涂料層的韌性和耐沖擊性能,保 證涂層的完整性,也就延長了防腐涂層的壽命。
[0067] 上述結果表明,石墨烯的加入可以有效提高涂層的隔絕性能,制備出具有高隔絕 性的石墨烯/環氧樹脂復合涂層。
[0068] 實施例2
[0069] 按重量份數計,復合防腐涂料的原料組成如下:
[