一種石墨烯增強環氧樹脂防腐塗料及其製備方法與流程

2023-04-23 14:29:01 2

本發明涉及一種防腐塗料，尤其是一種石墨烯增強環氧樹脂防腐塗料及其製備方法。

背景技術：

防腐塗料種類較多，常見的有環氧樹脂塗料、聚氨酯塗料、無機富碎塗料等。使用時需根據不同的腐燭環境選擇適當的防腐塗料，同時針對不同的腐蝕環境，也可通過分析不同的成膜基料、溶劑、填料及助劑等在防腐塗料中所起得作用開發具有針對性的防腐塗料產品。其中環氧樹脂固化物具有力學性能好、化學穩定性佳、電絕緣性好以及收縮率低、耐溫性好，易加工和價格低等優點，在塗料領域得到廣泛應用，但又存在固化後交聯密度高，呈三維網狀結構，脆性大、衝擊性能差和初性差等缺點，在一定程度上限制了它在某些高新技術領域的應用。

作者高偉在《納米改性環氧防腐塗料的製備與性能評價》一文中，選用納米二氧化矽和納米氧化鋁作為塗料的填料，選用矽烷偶聯劑作為納米粒子的改性劑，採用化學改性和超聲波分散與機械攪拌相結合的方式將納米粒子分散到環氧樹脂中，製備出一種納米改性環氧樹脂防腐塗料。該防腐塗料雖然耐磨性能有了一定的提高，但是塗層的附著力卻有所下降。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種石墨烯增強環氧樹脂防腐塗料及其製備方法。

為了實現上述目的，本發明採用了如下技術方案：

一種石墨烯增強環氧樹脂防腐塗料，其特徵在於，其由如下重量份的原料製備而成：環氧樹脂E51 200份、順丁橡膠40-50份、正己烷150-200份、馬來酸酐8-10份、過氧化二異丙苯2-3份、四氫呋喃15-20份、甲醇120-150份、對苯二甲胺12-15份、二月桂酸二丁基錫1-2份、氧化石墨烯12-15份、苯胺10-12份、鹽酸80-100份、過硫酸銨溶液80-100份、辛基酚聚氧乙烯醚6-8份、羧甲基纖維素6-8份、適量的丙酮、適量的去離子水。

所述的石墨烯增強環氧樹脂防腐塗料，其特徵在於，其有如下步驟製備而成：

（1）在反應容器中依次加入順丁橡膠、馬來酸酐，通氮氣20-30min，加入正己烷，攪拌下充分溶解，在120-130℃下將過氧化二異丙苯和四氫呋喃配置的溶液加入到反應容器中，反應30-36h；加入甲醇，析出粗產物，採用丙酮對粗產物進行洗滌4-5次，經過常溫真空乾燥，得到羧基化的順丁橡膠；

（2）將羧基化的順丁橡膠加入裝有攪拌器、溫度計的的反應器中，升溫至100-110℃，進行真空脫氣20-30min，真空脫氣後降到常溫，加入對苯二甲胺和二月桂酸二丁基錫，升溫至150-160℃，攪拌反應6-8h，真空脫氣20-30min，降溫出料；

（3）將氧化石墨烯分散在相當於氧化石墨烯重量份8-10倍的去離子水中，超聲2-3h，加入苯胺和鹽酸配置的溶液，冰水浴下攪拌1-5h，逐滴加入加入現配置的過硫酸銨溶液，同時冰水浴下磁力攪拌反應20-24h，靜置10-12h；加入環氧樹脂E51，升溫至95-105℃，抽真空30-40min，降溫至50-60℃，加入步驟（2）的產物，再升溫至90-100℃，攪拌反應5-8h，加入辛基酚聚氧乙烯醚、羧甲基纖維素，超聲波分散後再用攪拌機高速分散30-40min，得到防腐塗料。

所述的順丁橡膠為稀土系順丁橡膠，所述的過硫酸銨溶液的濃度為0.1mol/L，所述的鹽酸的濃度為0.1mol/L。

與其他環氧樹脂防腐塗料相比，本發明具有如下有益效果：

本發明首先在過氧化二異丙苯催化下，以馬來酸酐與順丁橡膠的雙鍵發生反應，製備得到羧基化的順丁橡膠；羧基化的順丁橡膠中的羧基再與對苯二甲胺發生聚合反應，再通過化學鍵交聯的方式加入到環氧樹脂網絡中，使得順丁橡膠與環氧樹脂有更好的相容性，大大提高了環氧樹脂防腐塗料的剛度、塗層附著力和耐熱性；石墨烯具有層片狀結構，對水、氧氣和離子有很好的穩定性和物理屏蔽性，用於塗料中的填料時，可以像片狀填料一樣，增加腐蝕介質在塗層中的滲透路程，使有機塗層的物理屏蔽性能更好，從而達到對金屬材料的防腐蝕功能；本發明的防腐塗料能快速固化成膜，塗層具有優秀的附著力、抗衝磨和防腐蝕性能強的優點。

具體實施方式

本實施例的石墨烯增強環氧樹脂防腐塗料，其由如下重量份的原料製備而成：環氧樹脂E51 200份、順丁橡膠50份、正己烷200份、馬來酸酐10份、過氧化二異丙苯3份、四氫呋喃20份、甲醇150份、對苯二甲胺15份、二月桂酸二丁基錫2份、氧化石墨烯15份、苯胺12份、鹽酸100份、過硫酸銨溶液100份、辛基酚聚氧乙烯醚8份、羧甲基纖維素8份、適量的丙酮、適量的去離子水。

本實施例的石墨烯增強環氧樹脂防腐塗料，其有如下步驟製備而成：

（1）在反應容器中依次加入順丁橡膠、馬來酸酐，通氮氣30min，加入正己烷，攪拌下充分溶解，在130℃下將過氧化二異丙苯和四氫呋喃配置的溶液加入到反應容器中，反應36h；加入甲醇，析出粗產物，採用丙酮對粗產物進行洗滌5次，經過常溫真空乾燥，得到羧基化的順丁橡膠；

（2）將羧基化的順丁橡膠加入裝有攪拌器、溫度計的的反應器中，升溫至110℃，進行真空脫氣30min，真空脫氣後降到常溫，加入對苯二甲胺和二月桂酸二丁基錫，升溫至160℃，攪拌反應8h，真空脫氣30min，降溫出料；

（3）將氧化石墨烯分散在相當於氧化石墨烯重量份10倍的去離子水中，超聲3h，加入苯胺和鹽酸配置的溶液，冰水浴下攪拌5h，逐滴加入加入現配置的過硫酸銨溶液，同時冰水浴下磁力攪拌反應24h，靜置12h；加入環氧樹脂E51，升溫至105℃，抽真空40min，降溫至60℃，加入步驟（2）的產物，再升溫至100℃，攪拌反應8h，加入辛基酚聚氧乙烯醚、羧甲基纖維素，超聲波分散後再用攪拌機高速分散40min，得到防腐塗料。

耐標準中性鹽霧性能和耐腐蝕測試：採用標準中性鹽霧機做中性鹽霧實驗。將樣品（塗覆量：250mg/dm2）放入鹽霧機中用鹽水（濃度為5%，pH為6.5-7.5）在35℃下噴霧，觀察樣品狀況變化。測試結果：樣品在1500h內未出現紅鏽。