一种防腐涂料及其制备方法与应用

本发明公开了一种一种防腐涂料及其制备方法与应用。其步骤如下：首先是通过环氧树脂、硅烷改性剂与扩链剂合成硅烷改性环氧树脂预聚体溶液；然后将防腐填料、光热填料均匀分散于硅烷改性环氧树脂预聚体溶液中，其中硅烷改性环氧树脂预聚体溶液与防腐填料、光热填料的质量比为100:(1～40):(1～40)；再将固化剂溶于其中制备得到可光致自修复的防腐涂料，其中硅烷改性环氧树脂预聚体溶液与固化剂的质量比为100:5～100:20。经过喷涂和固化在管道内壁制备可快速维修的防腐涂层。当管道内壁涂层发生损伤后，利用内置光纤技术，通过光热效应实现涂层的快速维护。2100433B

《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》涉及一种防腐涂料及其制备方法，具体地，《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》涉及一种基于环氧树脂的，且含有石墨烯的富锌环氧防腐涂料及其制备方法。

2021年6月24日，《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》获得第二十二届中国专利优秀奖。

一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法专利目的

针对专利背景中相关技术的不足，《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》需要提供一种能够降低富锌涂料的含锌量且保证防腐性能（耐盐雾时间）的富锌环氧防腐涂料，所述涂料应当具有耐酸碱性能，硬度较高、柔韧性好，漆膜较薄且环境友好的特性。该发明的目的之一在于提供一种防腐环氧树脂涂料，所述防腐涂料涂抹后形成的漆膜的厚度较薄、柔韧性较好、硬度较高，且环境友好；目的之二在于提供一种该发明目的之一所述的防腐涂料的制备方法。

一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法技术方案

一种防腐环氧树脂涂料，包括能固化成膜的甲组份和含有固化剂的乙组分；其中，甲组份按重量百分比包括如下组分：石墨烯占0.1-5重量百分比，锌粉占0-35重量百分比，填料占30-70重量百分比，固含量为54%的环氧树脂占10-20重量百分比，溶剂占10-20重量百分比；其中，石墨烯、锌粉和填料的质量百分含量之和为60-80重量百分比，例如61重量百分比、64重量百分比、66重量百分比、68重量百分比、73重量百分比、76重量百分比、77重量百分比、79重量百分比等，所述甲组份各组分质量百分含量之和为100重量百分比。

《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》利用石墨烯具有超大的比表面积、优异的防腐性能、导电性能，以及良好的化学稳定性，制备了一种防腐效果好、使用寿命长、无毒无污染、涂料涂层薄、使用范围广的新型复合涂料。

《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》将石墨烯加入到防腐涂料中，大大降低了涂料漆膜的厚度；通过对各组分的选择，在保证防腐效果的同时，大大降低了锌粉的含量，克服了富锌涂料以牺牲锌粉为代价的防腐方式，大大减少了在焊接时产生的氧化锌雾气，环境友好。

《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》所述乙组分选自能够固化甲组份所述环氧树脂的任意固化剂和溶剂的组合，该领域技术人员可以根据自己掌握的专业知识和实际情况进行选择。作为优选技术方案，所述防腐环氧树脂涂料包括能固化成膜的甲组份和含有固化剂的乙组分；其中，甲组份按重量百分比包括如下组分：石墨烯占0.1-5重量百分比，锌粉占0-35重量百分比，填料占30-70重量百分比，固含量为54%的环氧树脂占14-18重量百分比，溶剂占12-16重量百分比；其中，石墨烯、锌粉和填料的质量百分含量之和为60-80重量百分比，所述甲组份各组分质量百分含量之和为100重量百分比。

作为进一步优选的技术方案，所述防腐环氧树脂涂料包括能固化成膜的甲组份和含有固化剂的乙组分；其中，甲组份按重量百分比包括如下组分：石墨烯占0.1-5重量百分比，锌粉占0-35重量百分比，填料占30-70重量百分比，固含量为54%的环氧树脂占16重量百分比，溶剂占14重量百分比；其中，石墨烯、锌粉和填料的质量百分含量之和为60-80重量百分比，所述甲组份各组分质量百分含量之和为100重量百分比。

优选地，所述石墨烯是石墨经氧化，然后进行剥离得到的。

优选地，所述氧化方式优选自Hummers法、Staude纳米aier法或Brodie法中的任意1种。

Brodie法是首先用发烟HNO₃处理天然微粉石墨，石墨被氧化时，硝酸离子侵人石墨片层间，然后再投入KClO₄进一步氧化，随后将反应物投人大量水中，进行过滤，水洗至滤液接近中性后，干燥，得到氧化石墨。

Staudemaier法是用浓硫酸和发烟硝酸混合酸对石墨粉进行处理，同样也是以KClO₄为氧化剂。

Hummers法是将石墨粉和无水硝酸钠（NaNO₃）加入到置于冰浴内的浓硫酸中，强力搅拌下加入KMnO₄，并用体积分数3%H₂O₂还原剩余的高锰酸钾和MnO₂，使其变为无色可溶的MnSO₄。在双氧水的处理下，悬浮液变成亮黄色。过滤、洗涤3次，然后真空脱水得到。所得到的氧化石墨片层具有褶铍型结构，且含氧量较大，官能团较为丰富，在纯水中可良好分散。

优选地，所述剥离方式优选自微波剥离、热解膨胀剥离、超声分散中的任意1种。

《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》所述涂料中，石墨烯的含量可以是0.2重量百分比、0.7重量百分比、1.2重量百分比、1.6重量百分比、1.9重量百分比、2.2重量百分比、2.7重量百分比、3.2重量百分比、3.7重量百分比、4.2重量百分比、4.6重量百分比、4.9重量百分比、5.2重量百分比、5.7重量百分比、6.2重量百分比、6.7重量百分比、7.2重量百分比、7.6重量百分比、7.9重量百分比、8.2重量百分比、8.7重量百分比、9.2重量百分比、9.7重量百分比等。石墨烯的含量过多，容易发生团聚；石墨烯的含量过少，为了达到相同的环保效果，必须提高锌粉的含量，不利于环保。

优选地，所述溶剂选自能够分散石墨烯的溶剂，优选自苯类、酮类、醇类、酯类溶剂中的任意1种或至少2种的组合；所述组合例如苯和丙二醇的组合，甲苯与甘油的组合，二甲苯与丁酮的组合，甲苯与异丁醇的组合，二甲苯与丙酮的组合，甲苯与乙酸乙酯的组合等。

《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》所述溶剂优选自由二甲苯和异丁醇按重量比为1:1-4:1配制的混合溶剂，优选自由二甲苯和异丁醇按重量比为3:1配制的混合溶剂。选用质量比为1:1-4:1的二甲苯和异丁醇的混合溶剂，能够更加有效阻止石墨烯的团聚，使石墨烯在所述防腐涂料中分散的更加均匀。

所述溶剂选择二甲苯和异丁醇的混合溶剂时，两者的质量比可以是1.1:1、1.4:1、1.8:1、2.1:1、2.5:1、3:1、3.1:1、3.4:1、3.6:1、3.9:1等。

优选地，所述填料选自硫酸钡、ST防锈粉、滑石粉、有机膨润土、蒙脱土，钛白粉中的任意1种或至少2种以上的组合，所述组合例如硫酸钡/ST防锈粉的组合、滑石粉/钛白粉的组合、滑石粉/有机膨润土的组合等，优选硫酸钡。

优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，优选双酚A型环氧树脂SM-601，进一步优选三木化工的双酚A型环氧树脂SM-601。

双酚A型环氧树脂对各种材料特别是对金属的黏着力很强、有很强的耐化学腐蚀性、力学强度很高、电绝缘性好、耐腐蚀，并且可以在相当宽的温度范围内固化，而且固化时体积收缩小。

优选地，所述固含量为54%的环氧树脂的分散溶剂为二甲苯。

进一步优选地，所述固含量为54%的环氧树脂为以二甲苯为溶剂配制得到的固含量为54%的双酚A型环氧树脂SM-601溶液。

江苏三木化工生产的双酚A环氧树脂SM-601主要是由环氧氯丙烷和双酚A两种物质合成，通过控制生产过程中的条件而生成的固态产品，该领域技术人员可以通过掌握的专业知识选择适当的分散溶剂，将固态的SM-601分散成液体使用，《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》优选采用二甲苯来分散SM-601。

《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》所述SM-601双酚A环氧树脂的外观为透明固体，无明显机械杂质，环氧值0.18~0.22当量/100克，无机氯≤300百万分比浓度，易皂化氯≤0.5％，挥发份≤0.5%，加德纳法色泽≤1.5；软化点60~76℃。

优选地，《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》所述乙组分包括固化剂和溶剂。

作为优选技术方案，《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》乙组分所述固化剂为丙烯酸树脂固化剂或聚酰胺树脂固化剂中的任意1种或至少2种的组合。优选地，所述乙组分溶剂选自由二甲苯和异丁醇按重量比为1:1配制成的混合溶剂。

优选地，乙组分中固化剂和溶剂的质量比为1:1。

优选地，所述防腐涂料中，甲组分和乙组分的质量配比为8:1-12:1，优选10:1。

作为优选技术方案，《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》所述防腐环氧树脂涂料包括如下组分：

甲组份：石墨烯占0.1-5重量百分比，锌粉占0-35重量百分比，填料占30-70重量百分比，固含量为54%的环氧树脂占10-20重量百分比，溶剂占10-20重量百分比；其中，石墨烯、锌粉和填料的质量百分含量之和为60-80重量百分比，甲组份中各组分之和为100重量百分比；

乙组分：固化剂占50重量百分比，溶剂占50重量百分比；其中，乙组分中各组分之和为100重量百分比。

一种防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

I、所述防腐涂料甲组分的配制方法为：

（1）将甲组份配方量的环氧树脂加入搅拌容器中，进行搅拌；

（2）然后依次加入甲组份配方量的溶剂、锌粉、石墨烯和填料，继续进行搅拌至分散均匀；

（3）将步骤（2）得到的混合物加入到三辑研磨机中研磨，制得甲组份；

优选地，步骤（1）所述搅拌的转速为1000-1500转/分钟，例如1050转/分钟、1150转/分钟、1200转/分钟、1250转/分钟、1340转/分钟、1350转/分钟、1400转/分钟、1450转/分钟等，优选1200转/分钟。

优选地，步骤（2）所述搅拌的转速为2000-3000转/分钟，例如2050转/分钟、2150转/分钟、2200转/分钟、2250转/分钟、2340转/分钟、2450转/分钟、2700转/分钟、2850转/分钟、，2950转/分钟等，优选2500转/分钟。

优选地，步骤（3）所述研磨之后的粒度为20-60微米，例如26微米、34微米、45微米、52微米、57微米等，优选40微米；

II、所述防腐涂料乙组分的配制方法为：

（4）依次将乙组分配方量的固化剂和溶剂混合，得到乙组分；

III、使用前将配置好的甲组份和乙组分混合得到防腐涂料。

一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法有益效果

（1）利用石墨烯具有超大的比表面积、优异的防腐性能、导电性能，以及良好的化学稳定性，制备了一种防腐效果好、使用寿命长、无毒无污染、涂料涂层薄、使用范围广的新型复合涂料；

（2）《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》将石墨烯加入到防腐涂料中，大大降低了涂料漆膜的厚度；通过对各组分的选择，在保证防腐效果的同时，大大降低了锌粉的含量（远低于现行的HG/T3668-2009标准），克服了富锌涂料以牺牲锌粉为代价的防腐方式，大大减少了在焊接时产生的氧化锌雾气，环境友好；

（3）《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》提供的防腐涂料不但具有较长的耐盐雾时间（最长能够达到1000小时），且耐酸碱性能也很优异，酸浸7天和碱浸15天均不会出现气泡、裂痕、剥落、粉化、溶出的现象；

（4）《一种富锌环氧防腐涂料及其制备方法》提供的防腐涂料制备工艺简单，提供了一种将石墨烯应用于防腐涂料的新思路。