一种无溶剂石墨烯金属防腐蚀涂料及其制备方法与流程

本发明涉及工业重防腐领域中的防腐蚀涂料，具体说是一种无溶剂石墨烯金属防腐蚀涂料及其制备方法。

背景技术：

1、目前全球环保意识逐渐增强，政府相关政策和法规不断的加强，推动了环保产业的发展。目前，无溶剂涂料作为环保型产品，受到市场的青睐，预计未来几年，市场规模和占比也将不断扩大。

2、在工业防腐行业中，由于在生产过程中没有稀释剂的加入导致产品的粘度太大，绝大部分的无溶剂产品的施工还是依赖于专业的施工设备，该套设备不仅价格高昂，且操作复杂，门槛较高，需要电、气等条件配合，并且需要专业人员操作，不利于无溶剂产品的推广。

3、无溶剂环氧涂料本身也具有局限性，如耐盐雾性一般，施工周期短，漆膜太脆等缺点，这些问题导致无溶剂环氧涂料应用场景减少。以上我们需要开发一款可常温施工、不受施工设备局限、防腐蚀性优异的无溶剂环氧产品。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种无溶剂石墨烯金属防腐蚀涂料，本发明的无溶剂涂料具有优异的防腐蚀能力，在常温下可以正常施工且不限于辊涂、刷涂、喷涂，具有3小时以上的施工周期。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种无溶剂石墨烯金属防腐蚀涂料，包括a组分和b组分，其中按重量份计：

3、a组分为环氧树脂15-35份，石油树脂树脂5-15份，分散剂0.5-1.5份，流变助剂0.5-1.5份，消泡剂0.1-0.6份，填料10-20份，锌粉10-30份，铝粉5-15份，活性稀释剂5-10份；石墨烯浆料1-5份；

4、b组分为环氧固化剂90-95份和促进剂5-10份；

5、所述环氧树脂为百分百固含量的e51双酚a型环氧树脂，粘度为8000-10000mpa.s，优选地，选用三木sm827h；所述石油树脂为有效成分99.9％的聚丁二烯，优选地，选用克雷威利ricon300，其特征为粘度低，润湿性好，具有高温稳定性、耐候性、耐腐蚀性；与环氧树脂相容性优异，在降低体系粘度的同时能延缓环氧基团反应速度，从而延长涂料混合后的施工周期；

6、在使用时，按a组分：b组分＝5～7的重量比混合均匀，得到无溶剂石墨烯金属防腐蚀涂料。

7、所述分散剂有效成分大于99％的碳氯化合物溶液，优选地选用毕克byk-w966，其降低涂料粘度能力优异，能提高涂料的流动特性，从而获得更高的颜料负载。

8、所述流变助剂选用高性能微粉化聚酰胺流变助剂，优选地，选用阿科玛聚酰胺蜡粉crayvallac slt。其特征为，普通高速分散下就能由粉末状态变成纤维状相互作用的网状结构，为涂料在低剪切的条件下获得很好的防沉性能；而在施工的时候，即高剪切的条件下，能降低体系粘度，更易于施工。施工完以后,体系又恢复到低剪切的条件并重新恢复网状结构，从而获得优异的抗流挂性能。

9、所述消泡剂为有机硅聚合物消泡剂，优选地，选用埃夫卡efka-2722，其成分具有极强的破泡与抑泡能力，尤其在厚涂的情况下破泡与抑泡能力优异。

10、所述填料为滑石粉、长石粉、硫酸钡、氧化锌、硅微粉中的任意一种或几种的组合。

11、所述金属防锈颜料为锌粉、铝粉组合，使涂层拥有优异的阴极保护能力，从而提高防腐蚀性能。

12、所述石墨烯浆料为以液体环氧为分散主体、固含量100％的高质量薄层石墨烯分散液，优选地选用格瑞丰grf-gep-2021高质量薄层石墨烯环氧分散浆料。

13、所述活性稀释剂为带有不饱和长链和苯环等基团的环氧化合物，具有双官能环氧活性基团的植物多稀酚缩水甘油醚。优选地，选用耐素plr-602，其反应活性高、柔性好、性质稳定耐水性好，来源于植物提取，具有绿色、环保、可再生、无毒的特点，配合环氧树脂可以实现高填充涂料。

14、所述环氧固化剂为无溶剂型酚醛胺环氧树脂固化剂，优选地选用耐素730，具有粘度低、活性高等特点，具有优异的防腐蚀性能及耐化学品性能，配合环氧树脂实现长期防腐。

15、所述促进剂为通用型路易斯碱催化剂，优选地选用气体化学k54，其主要成分为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，其特点为低粘度，高润湿性。

16、本发明进一步提出了上述无溶剂石墨烯金属防腐蚀涂料的制备方法，a组分制备方法为：

17、1)按照配比称取原材料，活性稀释剂5-10份与分散剂0.5-1.5份加入配料釜中，以300-600转/分的转速搅拌3-5分钟，至分散均匀；然后加环氧树脂15-35份，石油树脂5-15份，以300-600转/分的转速搅拌3-5分钟，至分散均匀；

18、2)依次加入流变助剂0.5-1.5份，填料10-20份，耐高温颜料10-20份，在1000-1200转/分的转速，搅拌、分散至细度小于40微米；

19、3)依次加入消泡剂0.1-0.6份，锌粉10-30份，铝粉5-15份，石墨烯浆料1-5份，在1000-1200转/分的转速搅拌、分散至细度小于60微米；得到a组分；

20、b组分的制备方法：按照上述配比称取原材料，环氧固化剂90-95份，促进剂5-10份，以600-1000转/分的转速搅拌5-10分钟，至分散均匀后得到b组分。

21、在使用时，按a组分：b组分＝5～7的重量比混合均匀，得到无溶剂石墨烯金属防腐蚀涂料。

22、有益效果：相对于传统的无溶剂环氧涂料，本发明保持无溶剂环氧涂料的如下特性：

23、(1)整个体系都采用无溶剂原材料，混合固含量大于99.5％，实现0voc排放；

24、(2)目前市面上的无溶剂涂料粘度很大，在常温下无法进行无气喷涂，首先选用的具有润湿功能的原材料粘度都较低，对于颜填料具有较好的润湿作：树脂粘度8000-10000mpa.s，石油树脂的粘度为300-400mpa.s、活性稀释剂的粘度为115-135mpa.s、其次选用的分散剂为毕克byk-w966，其化学成分为不饱和多胺酰胺和酸性聚酯的盐溶液，该润湿分散助剂能改善各种常用填料分散，并且能降低填充树脂的粘度，提高填充量；在颜填料数量不变的情况下，能更好的降低涂料粘度。通过以上方案最终涂料产品的粘度可以达到80-90ku(25℃)，最后配合耐素730(粘度500-1000mpa.s)，混合后的涂料粘度为40-50ku(25℃)。通过以上方案的协同作用，实现常温无障碍施工，包括不限于辊涂、刷涂、无气喷涂。

25、(3)环氧树脂固化的机理主要是由于环氧基与固化剂中的活性氢原子发生加成反应，生成不同种类的化合物并形成3d立体交联结构，从而实现固化。活性稀释剂中的官能团可以与固化剂中的官能团进行反应，适量的活性稀释剂可以提高交联密度，加快交联反应速率，从而缩短固化时间。而过量的环氧活性稀释剂则会导致交联密度降低，交联反应速率变慢，从而降低固化效率。石油树脂的加入放大了这一过程，从而极大的延缓了涂料混合后的反应速度，确保涂料混合后的施工周期≥3小时(25℃)。

26、(4)采用环氧体系，其结构中含有大量的羟基和醚基等极性基团，在固化过程中形成极为牢固的化学键，保证涂层与基材的优异附着力；

27、(5)通过锌粉、铝粉的应用，使涂层具备了阴极保护的能力，通过牺牲阳极来保护金属基材，实现更高的耐腐蚀性能。其次采用的格瑞丰grf-gep-2021石墨烯分散液中的石墨烯为高质量片层结构，能稳定且均匀的分散于体系中形成良好的导电通路，从而活化锌粉，提升锌粉利用率，即使锌粉的添加量很少，也能实现高效防腐。

28、(6)本发明采用的格瑞丰grf-gep-2021石墨烯分散液中的石墨烯为高质量片层结构，拥有巨大的比表面积，从而具备有优秀的覆盖率，并且能从微观层面填补涂层中的孔隙，提升涂层的致密性与屏蔽保护作用，达到阻止水、氧、盐的渗透，从而提高涂层的整体防腐蚀能力。

29、(7)本发明采用环氧体系，在交联固化后能够形成类似瓷釉一样的光洁涂层，由于交联密度高和分子链中的苯环结构，使涂层坚硬且柔韧性好、耐磨性优、抗划伤性好、耐撞击性优。