一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料及其製備方法與流程
2023-05-06 20:00:41 3
本發明涉及塗料技術領域，尤其涉及一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料及其製備方法。
背景技術：
海水是自然界中數量最大、腐蝕性很強的一種天然電解質溶液，沿海地區的氣候特點是高溫、多雨和強風對流，導致近海和海洋中的建築材料、工程設備長期處於高鹽霧環境中，大氣鹽霧腐蝕極其嚴重，在強烈的大氣腐蝕、電化學腐蝕以及氣流衝刷侵蝕的綜合作用，各種金屬構件的使用壽命遠低於一般內陸環境，採用常規粉末塗料往往在半年內發生嚴重腐蝕，不得不採用價格極高的氟塗料，對我國海洋工程建設構成了較大的經濟成本壓力，嚴重限制了相關產業的發展。我國海岸線長達一萬八千千米，大量近海金屬結構暴露在海洋鹽霧腐蝕環境中，每年因鹽霧腐蝕的經濟和資源損失巨大，因此，開發成本低廉的耐鹽海洋氣候粉末塗料，對我國近海土地利用、海洋資源的開發以及各類船舶製造工業均有重要產業意義。
粉末塗料是一種是由樹脂、固化劑、顏料、填料、助劑等混合而成，通過靜電噴塗方式塗覆於被塗物表面，再經過烘烤使其熔融、流平、固化的一種新型的固體粉末狀塗料。它不使用溶劑，具有綠色環保、可回收、節省能源和資源、勞動強度較低、塗膜機械強度高、耐腐蝕性強等特點，已成為大家公認的「4E」型（高的生產效率、優良的塗膜性能、生態環保、經濟）塗料。
傳統的粉末塗料含有環氧樹脂，耐候性差，耐鹽霧性能不足，含氟粉末塗料有較好的海洋耐候性，但生產成本是普通粉末塗料的五倍以上，均不能達到近海金屬耐候防腐的要求。
因此，現有技術還有待於改進和發展。
技術實現要素：
鑑於上述現有技術的不足，本發明中提供一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料及其製備方法，通過純聚酯結合石墨烯製得耐鹽霧性強且生產成本低的粉末塗料，解決了現有環氧樹脂或環氧聚酯共混粉末塗料耐候性差的缺點。
本發明的技術方案如下：
一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其中，其原料組成，按質量分數計，包括以下組份：
聚酯樹脂 60-80份；
異氰脲酸三縮水甘油酯 4-6份；
石墨烯 0.5-3份；
流平劑 0.3-0.6份；
消光劑 3.5-5份；
催化劑 0.1-0.3份；
顏料 1.2-1.7份；
鈦白粉 5-10份；
填充劑 0-20份。
所述的含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其中，所述聚酯樹脂選自飽和聚酯樹脂或不飽和聚酯樹脂中的一種或多種混合物。
所述的含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其中，所述顏料包括色素炭黑、導電炭黑或炭黑中的一種或多種混合物。
所述的含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其中，所述石墨烯為本徵態石墨烯、氧化石墨烯或改型的功能化石墨烯中的一種或多種混合物。
所述的含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其中，所述改型的功能化石墨烯包括表面含有羥基、巰基、羧基、羰基、氨基基團的石墨烯。
所述的含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其中，所述填充劑為沉澱硫酸鋇、輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、膨潤土、沉澱二氧化矽、矽微粉和雲母粉中的一種或多種混合物。
一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料的製備方法，其中，包括以下步驟：
s1、用電子天平按配比秤取原料中各組份的質量，經200-270秒高速混合攪拌至破碎；
s2、高溫加熱至融化，冷卻、壓片、破碎，放入磨粉機中高速磨成粉末；
s3、經旋風分離器過篩、分級，製得成品。
所述的含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料的製備方法，其特徵在於，所述步驟s2中加熱溫度控制在90℃-110℃之間。
有益效果：本發明基於石墨烯和聚酯樹脂製得價格低廉的高耐鹽霧粉末塗料，其耐海洋環境耐候性較傳統環氧樹脂型防腐粉末塗料有顯著提高，兼顧了海洋耐候性、防腐性能、環境友好性和高性價比，對沿海地區的金屬防腐塗料的技術升級具有較大的推動作用。
具體實施方式
本發明提供一種煙酸鋅的合成方法，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其原料組成，按質量分數計，包括以下組份：
聚酯樹脂 60-80份；
異氰脲酸三縮水甘油酯 4-6份；
石墨烯 0.5-3份；
流平劑 0.3-0.6份；
消光劑 3.5-5份；
催化劑 0.1-0.3份；
顏料 1.2-1.7份；
鈦白粉 5-10份；
填充劑 0-20份。
上述組份中，添加的異氰脲酸三縮水甘油酯具有極高的化學穩定性，使具粉末塗料有優良的耐熱性、耐候性、耐光性及耐腐蝕性，提高了粉末塗料的應用性能。
在本實施例中，聚酯樹脂選自飽和聚酯樹脂或不飽和聚酯樹脂中的一種或多種混合物。傳統粉末塗料以環氧樹脂和聚酯樹脂為主要成分，其中環氧樹脂的耐候性不足，導致塗膜的整體耐候性差，本發明採用純聚酯，即聚酯樹脂為粉末塗料的主體樹脂，塗料的耐候性明顯提高。
進一步的，顏料還包括色素炭黑、導電炭黑或炭黑中的一種或多種混合物。在採用純聚酯為粉末塗料的主體樹脂的基礎上，優選地，本發明還在粉末塗料中添加具有快速導電性能的色素炭黑，以填充塗料孔洞和缺陷，色素炭黑在塗料中層層疊加形成緻密的物理隔絕層，且色素炭黑對水的浸潤性很差，阻止和延緩空氣水分中的小分子腐蝕介質浸入樹脂塗層，同時抑制電化學腐蝕作用，使塗層具有極強的抗鹽霧性能。
實際應用中，石墨烯為本徵態石墨烯、氧化石墨烯或改型的功能化石墨烯中的一種或多種混合物。
實際應用中，根據不同的需求，改型的功能化石墨烯選用表面含有羥基、巰基、羧基、羰基、氨基基團的石墨烯。
再進一步的，填充劑為沉澱硫酸鋇、輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、膨潤土、沉澱二氧化矽、矽微粉和雲母粉中的一種或多種混合物。
一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料的製備方法，其中，包括以下步驟：
首先，用電子天平按配比秤取原料中各組份的質量，混合均勻，經200-270秒高速混合攪拌至破碎；
然後，在90℃-110℃的高溫下加熱至融化，冷卻、壓片、破碎，放入磨粉機中高速磨成粉末；
最後，經旋風分離器過篩、分級，製得成品。
以下通過具體的實施例對本發明做進一步說明。
實施例1
一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其原料組成，按質量分數計，包括以下組份：聚酯樹脂60份 ，異氰脲酸三縮水甘油酯4份，石墨烯2.5份，流平劑0.3份，消光劑4.5份，催化劑0.1份，色素炭黑1.2份，鈦白粉9.9份，填充劑17.5份。
其製備方法包括以下步驟：
首先，用電子天平按配比秤取原料中各組份的質量，混合均勻，經200-270秒高速混合攪拌至破碎；
然後，在90℃-110℃的高溫下加熱至融化，冷卻、壓片、破碎，放入磨粉機中高速磨成粉末；
最後，經旋風分離器過篩、分級，製得成品。
本實施例為最優選實施例。
實施例2
本實施例與實施例1的製備方法基本相同，達到的技術效果也基本相同，不同的是，本實施例提供的一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其原料組成，按質量分數計，包括以下組份：聚酯樹脂80份 ，異氰脲酸三縮水甘油酯6份，石墨烯0.5份，流平劑0.3份，消光劑3.5份，催化劑0.1份，色素炭黑1.2份，鈦白粉5份，填充劑3.4份。
實施例3
本實施例與實施例1的製備方法基本相同，達到的技術效果也基本相同，不同的是，本實施例提供的一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其原料組成，按質量分數計，包括以下組份：聚酯樹脂66份 ，異氰脲酸三縮水甘油酯5.1份，石墨烯3份，流平劑0.3份，消光劑5份，催化劑0.1份，色素炭黑1.2份，鈦白粉10份，填充劑9.3份。
實施例4
本實施例與實施例1的製備方法基本相同，達到的技術效果也基本相同，不同的是，本實施例提供的一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其原料組成，按質量分數計，包括以下組份：聚酯樹脂70份 ，異氰脲酸三縮水甘油酯5份，石墨烯1.6份，流平劑0.2份，消光劑4.5份，催化劑0.1份，色素炭黑1.2份，鈦白粉7.4份，填充劑10份。
實施例5
本實施例與實施例1的製備方法基本相同，達到的技術效果也基本相同，不同的是，本實施例提供的一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其原料組成，按質量分數計，包括以下組份：聚酯樹脂75份 ，異氰脲酸三縮水甘油酯5.7份，石墨烯1.8份，流平劑0.3份，消光劑3.5份，催化劑0.1份，色素炭黑1.2份，鈦白粉5份，填充劑7.4份。
實施例6
本實施例與實施例1的製備方法基本相同，達到的技術效果也基本相同，不同的是，本實施例提供的一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其原料組成，按質量分數計，包括以下組份：聚酯樹脂70份 ，異氰脲酸三縮水甘油酯5份，石墨烯0.5份，流平劑0.2份，消光劑4.5份，催化劑0.1份，色素炭黑1.2份，鈦白粉8份，填充劑10.5份。
實施例7
本實施例與實施例1的製備方法基本相同，達到的技術效果也基本相同，不同的是，本實施例提供的一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其原料組成，按質量分數計，包括以下組份：聚酯樹脂70份 ，異氰脲酸三縮水甘油酯5份，石墨烯3份，流平劑0.3份，消光劑3.5份，催化劑0.1份，色素炭黑1.2份，鈦白粉7.5份，填充劑9.4份。
對比實施例
一種含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料，其原料組成，按質量分數計，包括以下組份：聚酯樹脂70份 ，異氰脲酸三縮水甘油酯5份，流平劑0.2份，消光劑4.5份，催化劑0.1份，普通顏料1.2份，鈦白粉9份，填充劑10%。
其製備方法包括以下步驟：
首先，用電子天平按配比秤取原料中各組份的質量，混合均勻，經200-270秒高速混合攪拌至破碎；
然後，在90℃-110℃的高溫下加熱至融化，冷卻、壓片、破碎，放入磨粉機中高速磨成粉末；
最後，經旋風分離器過篩、分級，製得成品。
實施例1-8耐鹽霧性能測試結果，如下表所示。
上表為實施例1-8製備的含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料的耐鹽霧性能測試結果，實施例8為未添加石墨烯和色素炭黑的聚酯粉末塗料耐鹽霧性能測試結果，從表中數據對比可見，實施例8的單向腐蝕程度遠遠超過實施例1-7的單向腐蝕程度，因而，本發明含石墨烯的耐海洋氣候的粉末塗料經過添加石墨烯和色素炭黑的合理配方設計，耐鹽霧性能大幅度提高，完全滿足近海金屬結構的耐候保護要求。
應當理解的是，本發明的應用不限於上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。