本發(fā)明涉及鋼材防腐蝕涂料領(lǐng)域，尤其涉及一種基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年由于腐蝕造成的鋼鐵損失約占當(dāng)年鋼產(chǎn)量的10～20％，金屬腐蝕事故引起的停產(chǎn)、停電等間接損失就更無法計(jì)算。金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍。腐蝕時，在金屬的界面上發(fā)生了化學(xué)或電化學(xué)多相反應(yīng)，使金屬轉(zhuǎn)入氧化(離子)狀態(tài)。這會顯著降低金屬材料的強(qiáng)度、塑性、韌性等力學(xué)性能，破壞金屬構(gòu)件的幾何形狀，增加零件間的磨損，惡化電學(xué)和光學(xué)等物理性能，縮短設(shè)備的使用壽命，甚至造成火災(zāi)、爆炸等災(zāi)難性事故。目前，鋼材防銹涂層雖對鋼材有一定的防銹作用，但防銹性能較差，鋼材的使用壽命較短。
專利公開號104130647A公開了一種防腐防水涂料，它是由下述重量份的原料組成的：水性丙烯酸乳液70-76.3、乙萘酚1-2、雙十四碳醇酯2-3、鉻酸鋰0.1-0.2、聚醚二元醇2-3、聚丙烯酰胺0.6-1、2,6-二叔丁基對甲酚0.6-1、氧化聚乙烯蠟2-3、十二烷基苯磺酸鉀1-2、N-甲基吡咯烷酮0.6-1、蓖麻油酸0.3-0.5、膨脹珍珠巖6-8.5、絹云母粉6-7、成膜助劑6-8、去離子水10-16，該防腐防水涂料對防腐性和耐老化性能的改善效果并不明顯。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明一方面提供一種基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料，該基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料解決了鋼材涂料防腐蝕性能較差的問題。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料，按質(zhì)量份計(jì)，包括以下組分：
本發(fā)明中氟化丙烯酸酯可以為50份、52份、54份、55份、56份、58份或60份等，二苯醚樹脂可以為30份、31份、32份、33份、34份或35份等，聚乙烯醇縮丁醛樹脂可以為10份、11份、12份、13份、14份或15份等，聚丙烯酰胺可以為5份、6份、7份或8份等，羥甲基纖維素鈉可以為3份、4份、或5份等，納米二氧化硅可以為15份、16份、18份、20份、21份、23份、24份或25份等，分散劑可以為0.2等、0.3份、0.4份、0.5份、0.7份或0.8份等，防腐蝕劑可以為0.3份、0.4份、0.5份或0.6份等，附著力促進(jìn)劑0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份或1.2份等，石墨烯粉體可以為0.5份、0.6份、0.8份、1.0份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份等。
本發(fā)明采用的氟化丙烯酸酯、二苯醚樹脂和聚乙烯醇縮丁醛樹脂具有良好的相容性和穩(wěn)定性、與其他添加劑進(jìn)行混雜固化后，在鋼材表面形成一層致密、堅(jiān)硬的保護(hù)膜，使得鋼材表面與空氣中腐蝕性介質(zhì)完全隔離，達(dá)到很好的防腐效果，同時再添加石墨烯粉體，使涂料能夠均勻的分布在鋼材表面，使得鋼材表面具有良好的致密性和抗離子滲透性，可進(jìn)一步提高鋼材防腐蝕涂料的防腐蝕性能和附著力。
其中，按質(zhì)量份計(jì)，包括以下組分：
其中，按質(zhì)量份計(jì)，包括以下組分：
其中，所述分散劑選自無機(jī)分散劑和/或有機(jī)分散劑；
優(yōu)選地，所述無機(jī)分散劑選自水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉或焦磷酸鈉中的一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選水玻璃和/或焦磷酸鈉；
優(yōu)選地，所述有機(jī)分散劑選自三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、古爾膠或脂肪酸聚乙二醇酯中的一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選十二烷基硫酸鈉和/或脂肪酸聚乙二醇酯。
其中，所述防腐蝕劑選自無機(jī)防腐蝕劑和/或有機(jī)防腐蝕劑；
優(yōu)選地，所述無機(jī)防腐蝕劑選自重鉻酸鈉、鉻酸鈉、聚磷酸鹽或碳酸氫鈣中的一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選聚磷酸鹽與鉻酸鈉；
優(yōu)選地，所述有機(jī)防腐蝕劑選自鏈烯基丁二酸、氧化石蠟、石油磺酸鹽、二烷基苯磺酸鹽、季戊四醇單油酸酯、酸性磷酸酯胺鹽或巰基苯并噻唑中的一種或至少兩種的混合物；
優(yōu)選地，所述防腐蝕劑與石墨烯粉體的質(zhì)量比為1:1.2～2，例如可以為1:1.2、1:1.3、1:1.5、1:1.6、1:1.8或1:2等。
其中，所述附著力促進(jìn)劑選自硅類附著力促進(jìn)劑、鈦酸酯類附著力促進(jìn)劑或金屬有機(jī)化合物附著力促進(jìn)劑中的一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選硅類附著力促進(jìn)劑和/或鈦酸酯類附著力促進(jìn)劑。
本發(fā)明另一方面提供一種上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，該制備方法解決了鋼材涂料制備過程繁瑣，工藝復(fù)雜的問題。
一種上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
(1)按質(zhì)量份，將氟化丙烯酸酯、二苯醚樹脂和納米二氧化硅加入到反應(yīng)釜中混合攪拌，制得溶解液；
(2)向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和分散劑進(jìn)行混合攪拌，得到分散液；
(3)向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、防腐蝕劑、附著力促進(jìn)劑和石墨烯粉體進(jìn)行加熱攪拌，球磨處理，制得基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料。
其中，所述步驟(1)中攪拌轉(zhuǎn)速為600～800r/min，優(yōu)選620～720r/min；攪拌時間為10～30min，優(yōu)選20～25min。
其中，所述步驟(2)中攪拌轉(zhuǎn)速為900～1000r/min，優(yōu)選920～950r/min；攪拌時間為25～35min，優(yōu)選26～28min。
其中，所述步驟(3)中加熱溫度為40～60℃，優(yōu)選45～50℃；攪拌轉(zhuǎn)速為900～1000r/min，優(yōu)選920～950r/min；攪拌時間為5～10min，優(yōu)選6～8min；球磨處理時間為2～5h，優(yōu)選3～4h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明采用的氟化丙烯酸酯、二苯醚樹脂和聚乙烯醇縮丁醛樹脂具有良好的相容性和穩(wěn)定性、與其他添加劑進(jìn)行混雜固化后，在鋼材表面形成一層致密、堅(jiān)硬的保護(hù)膜，使得鋼材表面與空氣中腐蝕性介質(zhì)完全隔離，達(dá)到很好的防腐效果，同時再添加石墨烯粉體，使涂料能夠均勻的分布在鋼材表面，使得鋼材表面具有良好的致密性和抗離子滲透性，可進(jìn)一步提高鋼材防腐蝕涂料的防腐蝕性能和附著力。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
本實(shí)施例基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料，按質(zhì)量份計(jì)，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將氟化丙烯酸酯、二苯醚樹脂和納米二氧化硅加入到反應(yīng)釜中按照600r/min進(jìn)行混合攪拌20min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和分散劑進(jìn)行按照900r/min進(jìn)行混合攪拌30min，得到分散液；
向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、防腐蝕劑、附著力促進(jìn)劑和石墨烯粉體進(jìn)行加熱至42℃，按照900r/min攪拌3h，球磨處理3h，制得基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料。
實(shí)施例2
本實(shí)施例基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料，按質(zhì)量份計(jì)，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將氟化丙烯酸酯、二苯醚樹脂和納米二氧化硅加入到反應(yīng)釜中按照600r/min進(jìn)行混合攪拌20min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和十二烷基硫酸鈉進(jìn)行按照900r/min進(jìn)行混合攪拌30min，得到分散液；
向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、重鉻酸鈉、附著力促進(jìn)劑和石墨烯粉體進(jìn)行加熱至42℃，按照900r/min攪拌3h，球磨處理3h，制得基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料。
實(shí)施例3
本實(shí)施例基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料，按質(zhì)量份計(jì)，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將氟化丙烯酸酯、二苯醚樹脂和納米二氧化硅加入到反應(yīng)釜中按照600r/min進(jìn)行混合攪拌20min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和十二烷基硫酸鈉進(jìn)行按照900r/min進(jìn)行混合攪拌30min，得到分散液；
向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、聚磷酸鹽、附著力促進(jìn)劑和石墨烯粉體進(jìn)行加熱至42℃，按照900r/min攪拌3h，球磨處理3h，制得基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料。
對比例1
本對比例中基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料，按質(zhì)量份計(jì)，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將氟化丙烯酸酯、二苯醚樹脂和納米二氧化硅加入到反應(yīng)釜中按照600r/min進(jìn)行混合攪拌20min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入聚乙烯醇縮丁醛樹脂、羥甲基纖維素鈉和分散劑進(jìn)行按照900r/min進(jìn)行混合攪拌30min，得到分散液；
向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、防腐蝕劑和附著力促進(jìn)劑進(jìn)行加熱至42℃，按照900r/min攪拌3h，球磨處理3h，制得基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料。
對比例2
本實(shí)施例基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料，按質(zhì)量份計(jì)，包括以下組分：
上述鋼材防腐蝕涂料的制備方法，包括以下步驟：
按照配比，將氟化丙烯酸酯和納米二氧化硅加入到反應(yīng)釜中按照600r/min進(jìn)行混合攪拌20min，制得溶解液；
向所述溶解液中加入羥甲基纖維素鈉和分散劑進(jìn)行按照900r/min進(jìn)行混合攪拌30min，得到分散液；
向所述分散液中加入聚丙烯酰胺、防腐蝕劑、附著力促進(jìn)劑和石墨烯粉體進(jìn)行加熱至42℃，按照900r/min攪拌3h，球磨處理3h，制得基于石墨烯的鋼材防腐蝕涂料。
測試：將實(shí)施例1～3和對比例1～2制得的鋼材防腐蝕涂料進(jìn)行性能測試，結(jié)果如下表所示：
與對比例1相比，實(shí)施例1中添加有石墨烯粉體，使得耐鹽霧時間、耐酸/堿，耐柴油性能明顯提高，即防腐性能得到明顯改善，同時，附著力也得到明顯增強(qiáng)，干燥速度也得到一定的提高；與對比例2相比，實(shí)施例1中增加有二苯醚樹脂和聚乙烯醇縮丁醛樹脂，其中，氟化丙烯酸酯、二苯醚樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、聚丙烯酰胺之間具有良好的相容性和穩(wěn)定性，再與其他添加劑進(jìn)行混雜固化，使得進(jìn)一步加快干燥速度，同時，防腐蝕性能得到明顯改善，附著力也得到明顯增強(qiáng)；
與實(shí)施例1相比，實(shí)施例2和實(shí)施例3對各組分含量進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，其中，實(shí)施例3中防腐蝕劑與石墨烯粉體的質(zhì)量比為1:1.6，使得涂料的干燥速度得到一定加快，同時，耐鹽霧、耐酸堿、耐柴油性能和附著力也得到一定的增強(qiáng)；
申請人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征以及施工方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征以及施工方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征以及施工方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。