石墨烯功能性防汙防腐塗料及製備、塗刷方法

2023-04-22 19:58:56

石墨烯功能性防汙防腐塗料及製備、塗刷方法
【專利摘要】本發明公開了一種石墨烯功能性防汙防腐塗料及製備、塗刷方法，它由下述組分按重量百分比組成：石墨烯0.01～5%，稀釋劑2～8%，丙烯酸鋅樹脂30～50%，輔助材料40～60%；其製備方法是：先對石墨烯進行表面改性處理，得到功能化石墨烯；然後將獲得的功能化石墨烯添加至稀釋劑中，該功能化石墨烯與稀釋劑的配比為1:800～2.5:1，經攪拌獲得石墨烯漿料；經攪拌獲得石墨烯漿料；最後將上述丙烯酸鋅樹脂、輔助材料與上述獲得的石墨烯漿料按上述比例混合併攪拌，靜止消泡，獲得海洋船舶用防腐塗料，本發明的海洋船舶用塗料兼備防腐和防汙效果，並可廣泛應用於海洋船舶等設施領域中。
【專利說明】石墨烯功能性防汙防腐塗料及製備、塗刷方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於塗料【技術領域】，尤其涉及一種石墨烯功能性防汙防腐塗料及製備、塗 刷方法。

【背景技術】
[0002] 海洋腐蝕是指金屬構件在海洋環境中發生的腐蝕，海洋環境是一種複雜的腐蝕環 境。在這種環境中，海水本身是一種強的腐蝕介質，同時波、浪、潮、流又對金屬構件產生低 頻往復力和衝擊，加上海洋微生物、附著生物及它們的代謝物等都對腐蝕過程產生直接或 者間接的加速作用。
[0003] 在船舶基板的表面塗覆一層塗料是海洋船舶最主要的防腐防汙手段，為了提高塗 料的防腐性能，可在防腐塗料中加入具有鱗片狀結構的雲母粉或具有納米結構的二氧化矽 等填料，增強塗層的緻密性，降低防腐塗層的滲透性能；但這些結構僅能提供物理防腐，而 為了提高塗料的防汙性能，需在防腐漆中滲入對生物有毒的物質，這些物質會在船舶行駛 過程中釋放殺蟲劑，對環境造成一定汙染。因此，如何開發新型兼備防腐和防汙效果的防汙 防腐塗料成為船舶塗料發展中一個關鍵性科學技術問題。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在於解決現有技術的不足，提供一種兼備防腐和防汙效果的石墨烯 功能性防汙防腐塗料。
[0005] 本發明解決其技術問題所採取的技術方案是：一種海洋船舶用塗料，它有下述組 分按重量百分比組成：功能化石墨烯0. 01?5%，稀釋劑2?8%，丙烯酸鋅樹脂30?50%， 輔助材料40?60%。
[0006] 所述稀釋劑為甲苯、二甲苯、丁醇、丁酮或環己酮的一種或兩種以上的混合物。
[0007] 所述的輔助材料中含有防汙劑0. 06?8%、溶劑20?43%和填充料49?80%。優 選的，所述的防汙劑為殺蟲劑與二氧化銅的混合物；所述的填充料為納米氧化物複合物，採 用鈣鈦礦型或尖晶石型；所述的溶劑選自醇類或苯類的一種或多種；該輔助材料防汙性能 顯著，在低濃度下即具防汙效果，且性價比高； 石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成的二維片層結構的新材料，具有優異的導電性能和 較高徑厚比以及較薄的片層結構，將石墨烯應用於海洋船舶用塗料中可發揮物理防腐和化 學防腐兩種優勢，大大提高海洋船舶用塗料的防腐性能，同時石墨烯還被證明具有抗菌性 能，加入到海洋船舶用塗料中提高了其防汙性能。在使用過程中，不會向海水中釋放有毒物 質，綠色環保。
[0008] 本發明還公開了石墨烯功能性防汙防腐塗料的製備方法，它包含以下步驟： a. 對石墨烯進行表面改性處理，得到功能化石墨烯； b. 將獲得的功能化石墨烯添加至稀釋劑中，該功能化石墨烯與稀釋劑的配比為 1:800?2. 5:1，經攪拌獲得石墨烯漿料； C.將上述丙烯酸鋅樹脂、輔助材料與上述獲得的石墨烯漿料按上述比例混合併攪拌， 靜止消泡，獲得海洋船舶用防腐塗料。
[0009] 所述步驟a中的功能化石墨烯包含有羥基、羧基、氮基、氨基中的一種或幾種官能 團。
[0010] 所述步驟c中還包括將石墨烯漿料、丙烯酸鋅樹脂和輔助材料，用高速剪切機在 1000?1500轉/分鐘的速度下攪拌20?30分鐘。
[0011] 進一步，本發明還公開了石墨烯功能性防汙防腐塗料的塗刷方法，該塗刷方法包 括：向所述海洋船舶用塗料中添加固化劑，混合併攪拌均勻，然後利用刷塗或滾塗或有氣噴 塗或無氣噴塗方式塗覆到船舶基板的表面，塗膜厚度為100?200 μ m，塗覆後，在室溫20? 25°C涼置24h後，進行性能檢測，其中所述的固化劑為聚醯胺高分子材料。
[0012] 本發明有益效果是：採用石墨烯作為該海洋船舶用塗料的重要組成部分，利用石 墨烯優異的導電性和片狀結構特性，大大提高了本發明海洋船舶用塗料的強度和附著力， 並使之兼備防腐和防汙兩大顯著效果，無毒環保，減少對操作工人的毒害以及對環境的汙 染，本發明的海洋船舶用塗料可廣泛應用於船舶、浮動碼頭、海洋石油平臺、海底電纜、臨海 發電廠冷卻管道和海水養殖網箱等設施及領域。

【具體實施方式】
[0013] 下面對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0014] 實施例1 : a.將石墨溶於濃硫酸和濃磷酸的混合溶液中，加入高錳酸鉀後於40 °C反應10小時， 然後加入混酸體積2倍的冰水。攪拌均勻冷卻到室溫，再加入石墨質量3倍的過氧化氫溶 液還原，反應完畢經洗滌、乾燥後，製得氧化石墨烯將氧化石墨烯加入至3mol/L的苯胺鹽 酸溶液中，反應後加入lmol/L的過氧二硫酸銨的鹽酸溶液，經24h反應後利用米吐爾還原， 獲得功能化石墨稀。
[0015] b.稱取0. 02g功能化石墨烯分散於4g二甲苯中，攪拌20分鐘，混合均勻獲得石墨 烯漿料。
[0016] C.將所得石墨烯漿料加入至混合料中，該混合料包含丙烯酸鋅樹脂l〇〇g、防汙劑 0. 06g、溶劑20. 92g、填充料75g，用高速剪切機1000轉/分鐘，攪拌30分鐘後，靜止消泡， 等待塗覆。
[0017] 實施例2: a.將石墨溶於濃硫酸和濃磷酸的混合溶液中，加入高錳酸鉀後於40 °C反應10小時， 然後加入混酸體積2倍的冰水。攪拌均勻冷卻到室溫，再加入石墨質量3倍的過氧化氫溶 液還原，反應完畢經洗滌、乾燥後，製得氧化石墨烯將氧化石墨烯加入至3mol/L的苯胺鹽 酸溶液中，反應後加入lmol/L的過氧二硫酸銨的鹽酸溶液，經24h反應後利用米吐爾還原， 獲得功能化石墨稀。
[0018] b.稱取8g功能化石墨烯分散於16g二甲苯中，攪拌25分鐘，混合均勻獲得石墨烯 漿料。
[0019] C.將所得石墨烯漿料加入至混合料中，該混合料包含丙烯酸鋅樹脂150g、防汙劑 6g、溶劑45g、填充料99g，用高速剪切機1200轉/分鐘，攪拌25分鐘後，靜止消泡，等待塗 覆。
[0020] 實施例3 : a.將石墨溶於濃硫酸和濃磷酸的混合溶液中，加入高錳酸鉀後於40 °C反應10小時， 然後加入混酸體積2倍的冰水。攪拌均勻冷卻到室溫，再加入石墨質量3倍的過氧化氫溶 液還原，反應完畢經洗滌、乾燥後，製得氧化石墨烯；將氧化石墨烯加入至3mol/L的苯胺鹽 酸溶液中，反應後加入lmol/L的過氧二硫酸銨的鹽酸溶液，經24h反應後利用米吐爾還原， 獲得功能化石墨稀。
[0021] b.稱取23g功能化石墨烯分散於37g甲苯中，攪拌20分鐘，混合均勻獲得石墨烯 漿料。
[0022] c.將所得石墨烯漿料加入至混合料中，該混合料包含丙烯酸鋅樹脂173g、防汙劑 18g、溶劑100g、填充料119g，用高速剪切機1500轉/分鐘，攪拌30分鐘後，靜止消泡，等待 塗覆。
[0023] 實施例4 : 本實施例採用實施例1中製得的石墨烯功能性防汙防腐塗料，並向該塗料中添加 聚醯胺高分子材料，混合併攪拌均勻，然後利用有氣噴塗方式進行塗料塗覆，塗膜厚度為 100 μ m，塗料塗覆後，在室溫25 C晚直24h後，進彳了防腐蝕和防汙性能檢測。
[0024] 實施例5 : 本實施例採用實施例3中製得的石墨烯功能性防汙防腐塗料，並向該塗料中添加聚醯 胺高分子材料，混合併攪拌均勻，然後利用滾塗方式進行塗料塗覆，塗膜厚度為200 μ m，塗 料塗覆後，在室溫25 C晚直24h後，進彳了防腐蝕和防汙性能檢測。
[0025] 性能檢測： 將上述實施例4、5的石墨烯功能性防汙防腐塗料的性能按照GB/T 9755?2001進行 測試，防汙性能按照GB/T 9780?2005進行測試，具體結果如表1 :

【權利要求】
1. 石墨烯功能性防汙防腐塗料，其特徵在於：石墨烯功能性防汙防腐塗料的組分按重 量百分比組成為：功能化石墨烯0. 01?5%，稀釋劑2?8%，丙烯酸鋅樹脂30?50%，輔助 材料40?60%。
2. 根據權利要求1所述的石墨烯功能性防汙防腐塗料，其特徵在於：所述稀釋劑為甲 苯、二甲苯、丁醇、丁酮或環己酮的一種或兩種以上的混合物。
3. 根據權利要求1所述的石墨烯功能性防汙防腐塗料，其特徵在於：所述的輔助材料 中包含有重量百分比為〇. 06?8%的防汙劑、重量百分比為20?43%的溶劑和重量百分比 為49?80%的填充料。
4. 根據權利要求3所述的石墨烯功能性防汙防腐塗料，其特徵在於：所述的防汙劑為 殺蟲劑與二氧化銅的混合物；所述的填充料為納米氧化物複合物；採用鈣鈦礦型或尖晶石 型，所述的溶劑選自醇類或苯類的一種或多種混合物。
5. -種石墨烯功能性防汙防腐塗料的製備方法，其特徵在於，包含以下步驟： a. 對石墨烯進行表面改性處理，得到功能化石墨烯； b. 將獲得的功能化石墨烯添加至稀釋劑中，該功能化石墨烯與稀釋劑的配比為 1:800?2. 5:1，經攪拌獲得石墨烯漿料； c. 將丙烯酸鋅樹脂、輔助材料與所屬的石墨烯漿料按比例混合併攪拌，靜止消泡，獲 得海洋船舶用防腐塗料。
6. 根據權利要求5述的石墨烯功能性防汙防腐塗料的製備方法，其特徵在於：所述步 驟a中的功能化石墨烯包含有羥基、羧基、氮基、氨基中的一種或幾種官能團。
7. 根據權利要求5述的石墨烯功能性防汙防腐塗料的製備方法，其特徵在於：所述步 驟c中還包括將石墨烯漿料、丙烯酸鋅樹脂和輔助材料，用高速剪切機在1000?1500轉/ 分鐘的速度下攪拌20?30分鐘。
8. 石墨烯功能性防汙防腐塗料的塗刷方法，其特徵在於：包括向所述石墨烯功能性防 汙防腐塗料中添加固化劑，混合併攪拌均勻，然後利用刷塗或滾塗或有氣噴塗或無氣噴塗 方式塗覆到船舶基板的表面，塗膜厚度為1〇〇?200 μ m，塗覆後，在室溫20?25°C涼置24h 後，進行性能檢測。
9. 根據權利要求8所述的石墨烯功能性防汙防腐塗料的塗刷方法，其特徵在於：所述 的固化劑為聚醯胺高分子材料。
【文檔編號】C09D133/02GK104231815SQ201410514871
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】孫明娟, 宋肖肖, 孟良, 侯士峰 申請人:濟寧利特納米技術有限責任公司