一种环氧树脂/MXene富锌底漆

本发明涉及防腐涂料领域，特别是涉及一种环氧树脂/mxene富锌底漆。

背景技术：

1、富锌环氧涂料作为海洋环境中保护钢件免受腐蚀的有效方法之一，已得到广泛应用。在海洋环境中，富锌环氧涂料中的锌粉与钢基体之间会形成原电池体系，其中锌粉作为阴极，发生氧化反应，防止钢基体被腐蚀，起到保护作用。一般来说，富锌环氧涂料的阴极的镀层需要高达80％以上的锌含量来保证锌粉与钢基体之间的电接触，然而，据报道，即使锌含量高达90％也无法提供长期的阴极保护。这是因为随着锌粉的逐渐牺牲，锌的非导电腐蚀产物会阻碍锌粉与钢基体之间的接触，从而影响锌粉的阴极保护。因此，添加的锌粉没有得到充分利用，导致富锌环氧涂料的保护时间远远小于预期。

2、人们一直在努力解决锌粉腐蚀带来的问题。为此，研究人员采用无机填料如碳纳米管、纳米锌、聚苯胺等来改善锌粉与钢基体之间的接触，增强涂层的阻隔作用，研究人员还用导电填料部分取代锌粉，在低锌含量下，涂层的导电性保持不变，然而，上述缺点仍然没有得到彻底解决。导电填料和锌粉之间的接触仍然不足以保证使锌发挥最佳防腐效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种环氧树脂/mxene富锌底漆，利用二维材料mxene具有优异的电导率和导电性能以及其独特的层状结构与锌粉搭配使用，解决了因阴极腐蚀而导致富锌涂料锌粉不能被充分利用的问题，大大延长了涂料的保护时间。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种环氧树脂/mxene富锌底漆，包括独立储存的a组分和b组分，按质量份数计，a组分的原料包括：环氧树脂31～48份、硅烷偶联剂改性的mxene0.5～3份、锌粉9～40份、消泡剂0.3～0.5份和无机填料1～5份；b组分的原料包括：固化剂25～39份；所述硅烷偶联剂改性的mxene以固含量为0.5％～2％的悬浊液的形式加入。

4、优选地，所述硅烷偶联剂改性的mxene中的硅烷偶联剂改性包括kh560、kh570或kh580，mxene的尺寸为0.2～50μm，mxene的层数为1～10层。

5、优选地，所述锌粉的尺寸为纳米级和微米级，其中纳米级锌粉不超过总质量的20％。

6、优选地，所述消泡剂为byk-a530消泡剂；所述无机填料为钛白粉和/或云母粉；所述固化剂为聚酰胺固化剂。

7、本发明技术方案之二：提供一种上述环氧树脂/mxene富锌底漆的制备方法，包括以下步骤：

8、将硅烷偶联剂改性的mxene制成固含量为0.5％～2％的mxene悬浊液；向上述悬浊液中依次加入环氧树脂、锌粉、消泡剂和无机填料，搅拌均匀，得到a组分；以固化剂为b组分，a组分和b组分独立储存，即为所述环氧树脂/mxene富锌底漆。

9、优选地，所述悬浮液所用的分散介质为二甲苯和正丁醇体积比为3:1的混合液。

10、本发明技术方案之三：提供一种上述环氧树脂/mxene富锌底漆涂层，由在基底施工上述一种环氧树脂/mxene富锌底漆后得到。

11、优选地，所述施工方法为刷涂或喷涂，涂层厚度为60～200μm。

12、本发明技术方案之四：将上述环氧树脂/mxene富锌底漆用于保护海洋环境中使用的钢件。

13、本发明公开了以下技术效果：

14、本发明通过在环氧树脂富锌涂料内加入具有优异电导率和导电性能的二维材料mxene，并通过硅烷偶联剂改性改善其在涂层中的分散性及界面相容性，使整个环氧树脂体系内的导电性增加，将锌粉与锌粉之间利用mxene导电材料连接起来，充分改善锌粉与钢基底的电接触，提高了阴极保护用锌的有效含量，从而延长富锌环氧涂料的保护时间。mxene材料具有层状结构和大的比表面积，作为环氧树脂富锌涂料的无机填料可以降低涂层的孔隙率，还可以利用mxene独特的层状结构在涂料内部延长外界腐蚀介质与水进入到涂层的通道，降低腐蚀介质的扩散速率。

15、本发明中微米级和纳米级锌粉搭配使用，纳米锌粉能够有效提升涂层中锌粉的电连接，延长环氧富锌涂层的阴极保护作用的持续时间。此外，纳米锌粉能够填补涂层中微米级的锌粉和环氧树脂间的孔隙，进一步改善环氧富锌涂层中的锌粉与锌粉、锌粉与mxene之间的接触，不仅提高外部腐蚀介质的阻碍作用，还可以提高锌粉的利用率，从而进一步延长了富锌环氧涂料的保护时间。

技术特征：

1.一种环氧树脂/mxene富锌底漆，其特征在于，包括独立储存的a组分和b组分，按质量份数计，a组分的原料包括：环氧树脂31～48份、硅烷偶联剂改性的mxene 0.5～3份、锌粉9～40份、消泡剂0.3～0.5份和无机填料1～5份；b组分的原料包括：固化剂25～39份；

2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂/mxene富锌底漆，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性的mxene中的硅烷偶联剂包括kh550、kh560、kh570或kh580，mxene的尺寸为0.2～50μm，层数为1～10层。

3.根据权利要求1所述的一种环氧树脂/mxene富锌底漆，其特征在于，所述锌粉的尺寸为纳米级和微米级，其中纳米级锌粉不超过总质量的20％。

4.根据权利要求1所述的一种环氧树脂/mxene富锌底漆，其特征在于，所述消泡剂为byk-a530消泡剂；所述无机填料为钛白粉和/或云母粉；所述固化剂为聚酰胺固化剂。

5.一种权利要求1～4任一项所述环氧树脂/mxene富锌底漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种环氧树脂/mxene富锌底漆的制备方法，其特征在于，所述悬浮液所用的分散介质为二甲苯和正丁醇体积比为3:1的混合液。

7.一种环氧树脂/mxene富锌底漆涂层，其特征在于，所述环氧树脂/mxene富锌底漆涂层由在基底施工权利要求1～4任一项所述的一种环氧树脂/mxene富锌底漆后得到。

8.根据权利要求7所述的一种环氧树脂/mxene富锌底漆涂层，其特征在于，所述施工方法为刷涂或喷涂，涂层厚度为60～200μm。

9.权利要求1～4任一项所述的环氧树脂/mxene富锌底漆作为钢件耐腐蚀涂层的应用。

技术总结本发明涉及一种环氧树脂/MXene富锌底漆，属于防腐涂料技术领域。所述富锌底漆包括独立储存的A组分和B组分，按质量份数计，A组分的原料包括：环氧树脂31～48份、硅烷偶联剂改性的MXene 0.5～3份、锌粉9～40份、消泡剂0.3～0.5份和无机填料1～5份，B组分的原料包括：固化剂25～39份，其中硅烷偶联剂改性的MXene以固含量为0.5％～2％的悬浊液的形式加入。本发明提供的环氧树脂/MXene富锌底漆是在环氧树脂富锌涂料体系中加入二维材料MXene，使用纳米级锌粉和微米级锌粉搭配使用，改善了锌粉与钢基板之间的电接触，延长了锌粉的阴极保护时间，有效提高了涂层的防腐性能，且施工方法简便易行，可以大规模应用。技术研发人员：张诗洋,李伟华,陈思远,李伟杰,曹文凯受保护的技术使用者：河南省科学院技术研发日：技术公布日：2024/5/12