于石墨烯納米片在涂層中的分布具有誘導(dǎo)作 用,使鋪展的石墨烯納米片依附于玻璃鱗片形成有序結(jié)構(gòu),從而有利于構(gòu)建連續(xù)石墨烯導(dǎo) 電網(wǎng)絡(luò)以及提高涂層的阻隔性能(如附圖1所示),使涂層在低石墨烯納米片加入量的情況 下即具有高導(dǎo)電性和強(qiáng)耐蝕性。
[0025] 本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下:
[0026] 1、本發(fā)明涂料采用具有二維晶體結(jié)構(gòu)的石墨烯納米片和玻璃鱗片復(fù)配來提高涂 層的耐酸腐蝕能力,同時使涂層致密堅硬,并且具有良好的附著力,涂層韌性和抗沖擊性。
[0027] 2、本發(fā)明涂料制備過程中無需特殊的分散工藝即可實現(xiàn)石墨稀納米片在涂料中 的均勻穩(wěn)定分散,且所得涂料可刷涂、刮涂或輥涂施工成膜,方法簡單,便于操作。
[0028] 3、本發(fā)明涂料以有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂為成膜物質(zhì),以惰性的石墨烯納米片和玻璃 鱗片為填料,可以有效提高涂層的使用溫度,可以在150~200°C條件下長時間穩(wěn)定工作, 短時間(〈5分鐘)可承受最高溫度可達(dá)280°C。
[0029] 4、本發(fā)明涂料一次涂裝即可實現(xiàn)導(dǎo)電和防腐蝕的雙重要求,依據(jù)石墨烯納米片加 入量的不同,涂層表面電阻在10 Ω / □~7ΜΩ / □的范圍內(nèi)可調(diào)。
【附圖說明】
[0030] 圖1. (a)石墨烯納米片/樹脂復(fù)合涂層與(b)石墨烯納米片/玻璃鱗片/樹脂復(fù) 合涂層的結(jié)構(gòu)差異示意圖。
[0031] 圖2.涂層表面電阻隨涂層中石墨烯納米片及玻璃鱗片含量的變化,玻璃鱗片含 量分別為l〇wt%和5wt%。圖中,橫坐標(biāo)為表面電阻(surface resistance),縱坐標(biāo)為石墨 稀含量(Graphene concentration,wt% ) 〇
[0032] 圖3.實施例1中石墨烯復(fù)合涂層在硫酸浸泡實驗(H2S04, 30wt%,100天)前后 的表面狀態(tài)對比。其中,(a)硫酸浸泡測試前;(b)硫酸浸泡測試后。
[0033] 圖4.實施例1中石墨烯復(fù)合涂層在耐溫性實驗(200°C,12h)前后的表面狀態(tài)對 比。其中,(a)耐熱性測試前;(b)耐熱性測試后。
【具體實施方式】
[0034] 在【具體實施方式】中,本發(fā)明具有高導(dǎo)電性的重防腐涂料為A、B雙組份型,其中:A 組分包含改性環(huán)氧樹脂、石墨烯納米片、玻璃鱗片微片、稀釋劑、添加劑等物質(zhì),B組分為固 化劑。各組分的重量組成(以成膜樹脂量為100份重量計)為:
[0035] A 組分:
[0036] 環(huán)氧樹脂 80~90份; 有機(jī)硅樹脂 10~20份; 10wt%石墨烯/環(huán)氧樹脂母料10~100份; 玻璃鱗片微片 5~50份; 稀釋劑 搬~200份; 添加劑 0.1~5份;
[0037] B 組分:
[0038] 固化劑 20~60份;
[0039] 在A組分中,環(huán)氧樹脂可以與有機(jī)硅樹脂共同形成改性環(huán)氧樹脂,例如:在雙酚A 型環(huán)氧樹脂(如:E-20、E-44、E-51等)中加入含聚醚鏈的有機(jī)硅樹脂(如:601、618、道康 寧Z6018、840中的一種或兩種以上的混合物);環(huán)氧樹脂與改性劑有機(jī)硅樹脂的重量比為 (4~9) : 1。石墨烯在重防腐涂料中的存在形式為石墨烯納米片,石墨烯納米片為片層面積 較大(橫向尺寸>1微米,優(yōu)選為5~50微米),厚度在3. 5nm以下(1~10層),晶體結(jié)構(gòu) 完整、缺陷量少(拉曼光譜表征D峰不明顯或D/G〈0. 1)和表面官能團(tuán)數(shù)量較少(碳氧原子 比大于20)的石墨稀納米片。玻璃鱗片微片的平均片徑為100~500 μπι,厚度為1~5 μπι。 添加劑為涂料領(lǐng)域常用的助劑,采用市售分散劑、消泡劑、流平劑和防沉劑之一種或兩種以 上的混合。優(yōu)選地,分散劑、消泡劑、流平劑和防沉劑各自的重量份數(shù)為〇. 1~5份。稀釋 劑采用有機(jī)溶劑:甲苯、二甲苯、丁醇、甲乙酮、環(huán)己酮中的一種或兩種以上混合。
[0040] 在Α組分中,石墨烯/環(huán)氧樹脂母料請參見中國發(fā)明專利申請:" 一種納米碳/液 態(tài)樹脂母料的制備方法(申請?zhí)?01410617460. 9) "。石墨稀/液態(tài)樹脂母料指的是石墨稀 含量在5wt%及以上的復(fù)合樹脂漿料,石墨烯在其中均勻分散,并可以被稀釋成低濃度的復(fù) 合樹脂,且稀釋后石墨烯的分散狀態(tài)不變,該母料在應(yīng)用時分散性能好。石墨烯材料可以在 低級醇溶劑中實現(xiàn)暫態(tài)的分散,同時低級醇溶劑也是液態(tài)樹脂的不良溶劑,樹脂在其中的 溶解度很低。但是樹脂在醇中微量的溶解使其可以與石墨烯形成良好的結(jié)合,使石墨烯與 樹脂之間的相互作用力逐漸增強(qiáng)。宏觀上表現(xiàn)為石墨烯逐漸從醇溶液中轉(zhuǎn)移到樹脂中,并 形成均勻分散。在石墨烯完全由醇中轉(zhuǎn)移到樹脂中之后,靜置條件下醇溶液就會與樹脂分 層。由于醇溶液與樹脂之間的結(jié)合力很弱,可以通過熱蒸發(fā)的處理方法,使其與樹脂完全分 離。
[0041] B組分為有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂固化劑,采用胺類復(fù)配固化劑,包括聚酰胺、市售 D8 (酮醛環(huán)氧化合物與脂肪族多元胺加成物)、T31 (酚醛改性胺加成物)、小分子多胺(如: 二乙烯三胺或三乙烯四胺)等兩種以上復(fù)配。
[0042] 本發(fā)明具有高導(dǎo)電性的重防腐涂料的制備過程如下:
[0043] 按照配方比例在攪拌器中加入環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂和石墨烯/環(huán)氧樹脂母料低 速攪拌(轉(zhuǎn)速為300~500轉(zhuǎn)/分鐘)20~40分鐘;之后,加入玻璃鱗片微片、稀釋劑和添 加劑高速攪拌(轉(zhuǎn)速為1200~1500轉(zhuǎn)/分鐘)1~3小時,使各種物料混合均勻分裝即可 獲得Α組份。將Α、Β兩組份按比例混合均勻后,即可使用。按重量百分比計,Α組份占77~ 96 %,B組份占4~23 % ;A組份中,有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂22~47 %,石墨烯納米片0. 26~ 3. 2%,玻璃鱗片微片1. 2~20%,添加劑0. 02~2. 3%,稀釋劑28~62. 5%。
[0044] 下面,通過實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0045] 實施例1 :
[0046] 將1000g插層剝離法制備的石墨烯粉體加入到30kg己醇中,超聲分散30分鐘,可 得到暫態(tài)分散的石墨烯/醇懸濁液;將上述懸濁液與l〇kg環(huán)氧樹脂混合后機(jī)械攪拌5小 時,攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘;攪拌結(jié)束后靜置10分鐘,使上述混合液體分層;將上層灰白 色的溶液倒出,留下下層黑色的粘稠漿料,置入真空烘箱中抽真空加熱至120°C,保持烘箱 內(nèi)真空度低于l〇〇Pa ;烘干24小時后取出即得到石墨烯含量約10wt%的石墨烯/環(huán)氧樹脂 復(fù)合母料。
[0047] 按重量份數(shù)計,組分A的成分是:
[0048] 雙酸A環(huán)氧樹脂 90份; 有機(jī)硅樹脂 10份; 10wt%ii墨烯/環(huán)氧樹脂母料 20份·, 玻璃鱗片微片 30份;
[0049] 添加劑包括以下成分和比例:
[0050] 分散劑 1份, 消泡劑 0.5份; 流平劑 0.5份; 防沉劑 1份;
[0051] 溶劑包括以下成分和比例:
[0052] 二甲苯 100 份;
[0053] 丁醇 30 份;
[0054] 按重量份數(shù)計,組分B的成分是:
[0055] 二乙烯三胺 5份;
[0056] 聚酰胺 25份;
[0057] 本實施例中,重防腐涂料的制備過程如下:
[0058] (1)均勻混合上述重量的組分A的原料;
[0059] (2)將步驟(1)所得混合物與組分B即固化劑依序按重量比例配伍,均勻混合即 得成品。按重量百分比計,A組份占90%,B組份占10% ;A組份中,有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂 41. 7 %,石墨烯納米片0. 7 %,玻璃鱗片微片10. 6 %,添加劑1 %,稀釋劑46 %。
[0060] 所得成品刷涂于哪種產(chǎn)品A3鋼試片上,干燥后獲得涂層。經(jīng)檢測被證明各項指標(biāo) 達(dá)標(biāo),檢測報告如下表:
[0061]
[0062]