環(huán)保水性陶瓷基防腐材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及防腐材料，特別涉及一種無機型的環(huán)保水性陶瓷基防腐材料及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬構(gòu)件大多采用碳鋼、不銹鋼等材料。金屬的腐蝕給人類帶來了巨大的經(jīng)濟損 失，目前，每年由于金屬腐蝕所造成的損失大約占世界生產(chǎn)總值的5%。為了防止和減緩腐 蝕，相繼開發(fā)了許多防腐蝕方法，其中防腐蝕材料保護最方便、經(jīng)濟。一般防腐材料，如氯化 橡膠、環(huán)氧云鐵及環(huán)氧涂料等涂料只具有屏蔽保護作用，較大部分涂料含有不同含量的涂 料揮發(fā)有機物（VOC)，污染環(huán)境，對施工人員也有很大傷害。據(jù)資料顯示，鋼鐵制品及其設(shè)施 在涂裝過程中揮發(fā)的VOC總量占全球VOC總量的20%以上，已經(jīng)成為大氣的主要污染之一， 隨著社會環(huán)保意識的增強以及環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，非溶劑型環(huán)保涂料尤其是水性涂料得 到了快速發(fā)展。
[0003] 有機、無機富鋅防腐材料以高含量鋅粉為顏填料，對金屬材料耐腐蝕保護能力極 佳。船舶金屬構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所處的腐蝕環(huán)境多樣化，包括長時間浸沒在海水中的船直平 底，在海水干濕交替的水下部位，水舷，處于海洋大氣的甲板，上層建筑外部以及壓載艙、淡 水艙等。其為滿足各種要求所用的防腐材料也具有不同的特點。本國造船業(yè)使用的車間底 漆由于涂膜防腐蝕性能較差，防腐蝕時間6-12個月，在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)熱穩(wěn)定性差、 耐候性不足，涂料成膜后不穩(wěn)定等現(xiàn)象，極大地影響涂料的防腐性能。目前使用較多的無機 硅酸鋅車間底漆其厚度?。?5-25um)，其厚度增加至一定程度后容易導(dǎo)致開裂等問題產(chǎn)生， 其作為過渡保護材料使用，后續(xù)工序中還需要涂覆防腐底漆，對造船業(yè)的生產(chǎn)周期有較大 影響，使得我們相比國外造船業(yè)在造船周期控制方面還有一定差距。
[0004] 針對上述問題，為進一步縮短國內(nèi)外差距，急需一種無機環(huán)保防腐蝕材料，該材料 能集合熱鍍鋅、鋁及有機富鋅涂料的性能優(yōu)點，以使其成為目前船舶防腐材料行業(yè)中最具 有發(fā)展前景的一種水性環(huán)保型材料。
[0005] 石墨烯（Graphene)又稱單層石墨片，是一層密集排列在六角型呈蜂巢晶格上的 碳原子所構(gòu)成的薄膜，其不僅是目前世界上已知的最薄材料，還是當前唯一發(fā)現(xiàn)的二維自 由態(tài)原子晶體。石墨烯中的碳原子以獨特的二維結(jié)構(gòu)進行排列，具有許多優(yōu)異的特質(zhì)，例如 其強度大、導(dǎo)熱性與導(dǎo)電性極好，具備超大的比表面積，而且其合成原料是石墨，價格低廉。 因而，石墨烯在晶體管、太陽能電池、傳感器、超級電容器、場發(fā)射和催化劑載體等方面有著 良好的應(yīng)用前景。然而，到目前為止，使用石墨烯來改善富鋅防腐涂料的防腐性能還未見報 道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種無污染無毒害，零VOC排放，長效重防腐的環(huán)保水性 陶瓷基防腐材料及其制備方法。
[0007] 該環(huán)保水性陶瓷基防腐材料無著火點、無毒安全便捷、工序簡單，施工周期短、綜 合成本低、防腐蝕性能優(yōu)良。該涂料不僅可以應(yīng)用于船舶金屬的防腐蝕保護，還可以應(yīng)用于 集裝箱、大型橋梁鋼構(gòu)、石油化工的罐體、管道的重防腐。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0009] 本發(fā)明提供一種環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其包含甲組分和乙組分：
[0010] 其中，甲組分包含以下原料：
[0011]
[0012] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，
[0013] 本發(fā)明進一步提供一種環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其由甲組分和乙組分組成：
[0014] 其中，甲組分由以下原料組成：
[0015]
[0016] 對于各原料用量，硅酸鹽水溶液優(yōu)選20-50重量份，更優(yōu)選15-30重量份；硅烷偶 聯(lián)劑優(yōu)選〇. 1-4重量份；助劑優(yōu)選2-3重量份；鋅粉優(yōu)選40-70重量份；石墨烯優(yōu)選2-3重 量份。
[0017] 優(yōu)選地，所述硅酸鹽選自硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰中的一種或幾種。優(yōu)選地，硅酸鹽 水溶液的濃度為30_50wt%。
[0018] 優(yōu)選地，硅烷偶聯(lián)劑可選自甲基三甲氧基硅烷。
[0019] 優(yōu)選地，助劑可選自分散劑、還原劑等。
[0020] 所述分散劑選自對苯酚聚乙二醇醚、壬苯酚聚乙二醇醚、聚乙二醇烷基醚、聚乙烯 基烷基醚構(gòu)成，其用量為0. 5-3重量份；
[0021] 所述還原劑可選自琥珀酸、順丁烯二酸酐、蘋果酸，其用量為0. 5-2重量份；
[0022] 優(yōu)選地，本發(fā)明還提供一種無機環(huán)保水性陶瓷基防腐材料的制備方法，其包括： (1) 在反應(yīng)釜中加入硅酸鹽水溶液、硅烷偶聯(lián)劑、以及助劑，在20_60°C混合反應(yīng)2-60小時； (2) 將鋅粉和石墨烯混合均勻后，加入步驟（1)所得溶液中，混合均勻即可。
[0023] 本發(fā)明首次將石墨烯應(yīng)用到陶瓷基防腐材料中，使其具有以下優(yōu)點：
[0024] 1)水性環(huán)保安全、施工周期短、綜合成本低，以水為溶劑和稀釋劑，不含任何有機 揮發(fā)物（VOC)，無毒無污染，無閃火點，不燃。室溫下涂膜快干，施工周期短。
[0025] 2)防銹性能優(yōu)異，具有優(yōu)異的耐水性、耐油性、耐鹽霧、耐有機溶劑及長效防腐能 力。
[0026] 3)耐高溫及可焊接切割，長期耐溫區(qū)間-40°C-400 °C，干燥后瞬間高溫可耐 800°C?？蓭岷附蛹扒懈?。
[0027] 4)硬度高，耐候性佳，自修復(fù)能力強。
[0028] 5)耐紫外線，耐老化性能好，防靜電性能優(yōu)良。
[0029] 6)結(jié)合能力強、雙重防腐蝕能力，與金屬基體化學(xué)鍵結(jié)合，結(jié)合力強。表面生成致 密陶瓷層，石墨烯材料填充空隙處使其組織更加致密，并與陰極保護能力相結(jié)合，防腐蝕能 力更強。
【具體實施方式】
[0030] 為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0031]【實施例1】
[0032] 一種環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其組分重量為Kg:
[0033] 甲組分
[0034] 30wt%硅酸鋰水溶液65
[0035] 甲基三甲氧基硅烷0.6
[0036] 助劑聚乙二醇甲基醚1
[0037] 乙組分
[0038]鋅粉 30
[0039] 石墨烯1
[0040] 1、將甲組分中的30wt%硅酸鋰水溶液65Kg，甲基三甲氧基硅烷0. 6Kg，助劑聚乙 二醇甲基醚lKg，加入到反應(yīng)釜中在40°C下混合，反應(yīng)時間2小時。
[0041] 2、將乙組分中的鋅粉30Kg，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后，與石墨烯IKg混合均勻，而后加入步 驟（1)的溶液中，混合均勻即可。
[0042]【實施例2】
[0043] 一種環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其組分重量為Kg:
[0044] 甲組分
[0045] 30wt%硅酸鋰水溶液65
[0046] 甲基三甲氧基硅烷0.6
[0047] 助劑聚乙二醇甲基醚1
[0048] 乙組分
[0049]鋅粉 30
[0050] 石墨烯2
[0051]1、將甲組分中的30wt%硅酸鋰水溶液65Kg，甲基三甲氧基硅烷0.6Kg，助劑聚乙 二醇甲基醚lKg，加入到反應(yīng)釜中在40°C下混合，反應(yīng)時間2小時。
[0052] 2、將乙組分中的鋅粉30Kg，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后，與石墨烯2Kg混合均勻，而后加入步 驟（1)的溶液中，混合均勻即可。
[0053]【對比例1】
[0054] -種環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其組分重量為Kg:
[0055] 甲組分
[0056] 30wt%硅酸鋰水溶液65
[0057] 甲基三甲氧基硅烷0.6
[0058] 助劑聚乙二醇甲基醚1
[0059] 乙組分
[0060]鋅粉 30
[0061] 1、將甲組分中的30wt%硅酸鋰水溶液65Kg，甲基三甲氧基硅烷0. 6Kg，助劑聚乙 二醇甲基醚lKg，加入到反應(yīng)釜中在40°C下混合，反應(yīng)時間2小時。
[0062] 2、將乙組分中的鋅粉30Kg，經(jīng)過篩網(wǎng)過濾后加入步驟（1)的溶液中，混合均勻即 可。
[0063] 本發(fā)明所獲得的環(huán)保水性陶瓷基防腐材料的性能如下表所示：
[0064] 將實施例1-2和對比例1中制備獲得的環(huán)保水性陶瓷基防腐材料進行涂覆，具體 步驟為：工件經(jīng)過噴砂處理后，粗糙度達到Sa2. 5標準后，其可以通過噴涂、滾涂及刷涂等 方式施工，涂層厚度根據(jù)工藝要求可以達到100ym(干膜）。
[0065] 具體測試性能如下：
[0066]
【主權(quán)項】
1. 一種環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其特征在于：該涂料包含甲組分和乙組分： 其中，甲組分包含以下原料： 硅酸鹽水溶液15-80重量份 硅烷偶聯(lián)劑 0. 01-5重量份 助劑 1-5重量份 乙組分包含以下原料： 鋅粉 30-85重量份 石墨稀1-5重量份。2. 權(quán)利要求1所述的環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其特征在于： 該涂料由甲組分和乙組分組成： 其中，甲組分由以下原料組成： 硅酸鹽水溶液 15-80重量份， 硅烷偶聯(lián)劑 0. 01-5重量份， 助劑 1-5重量份， 乙組分由以下原料組成： 鋅粉 30-85重量份， 石墨稀 1-5重量份。3. 權(quán)利要求1-2之一所述的環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其特征在于： 所述硅酸鹽水溶液的用量優(yōu)選20-50重量份，更優(yōu)選15-30重量份；所述硅烷偶聯(lián)劑的 用量優(yōu)選〇. 1-4重量份；所述助劑的用量優(yōu)選2-3重量份；所述鋅粉的用量優(yōu)選40-70重量 份；所述石墨烯的用量優(yōu)選2-3重量份。4. 權(quán)利要求1-3之一所述的環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其特征在于： 所述硅酸鹽選自硅酸鈉、硅酸鉀、硅酸鋰中的一種或幾種；優(yōu)選地，硅酸鹽水溶液的濃 度為30-50wt% ;所述硅烷偶聯(lián)劑可選自甲基三甲氧基硅烷；所述助劑可選自分散劑、還原 劑。5. 權(quán)利要求4所述的環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其特征在于： 所述分散劑選自對苯酚聚乙二醇醚、壬苯酚聚乙二醇醚、聚乙二醇烷基醚、聚乙烯基烷 基醚構(gòu)成，其用量為〇. 5-3重量份； 所述還原劑可選自琥珀酸、順丁烯二酸酐、蘋果酸，其用量為0. 5-2重量份。6. 權(quán)利要求1-5之一所述的環(huán)保水性陶瓷基防腐材料的制備方法，其包括： (1) 在反應(yīng)釜中加入硅酸鹽水溶液、硅烷偶聯(lián)劑、以及助劑，在20-60°C混合反應(yīng)2-60 小時； (2) 將鋅粉和石墨烯混合均勻后，加入步驟（1)所得溶液中，混合均勻即可。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種環(huán)保水性陶瓷基防腐材料，其包含甲組分和乙組分，其中，甲組分包含以下原料：硅酸鹽水溶液、硅烷偶聯(lián)劑、助劑；乙組分包含以下原料：鋅粉和石墨烯。其優(yōu)點是：以水為溶劑，無毒無污染，零VOC排放；耐高溫，自修復(fù)能力強，涂膜快干，耐蝕性強，耐候性佳；除油性漆和醇酸漆外，可與其他防腐面漆配套使用；防紫外線侵蝕、耐鹽霧、耐多種有機強溶劑，可帶漆焊接及切割；能滿足船舶、集裝箱等海洋工程中PH值5.5-8范圍的介質(zhì)環(huán)境下長效內(nèi)外重防腐工程的需要。
【IPC分類】C09D5/10, C09D7/12, C09D1/00
【公開號】CN105086529
【申請?zhí)枴緾N201510486410
【發(fā)明人】陳振波, 雷宇, 陳偉國
【申請人】深圳市保利特新材料有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月5日