[发明专利]一种复合锌粉石墨烯涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合锌粉石墨烯涂料及其制备方法。这种复合锌粉石墨烯涂料包括基料和固化剂，其中基料是由以下质量份的原料组成：片状锌粉12份～18份；球形锌粉2份～8份；石墨烯陶瓷复合材料5份～10份；活性填料10份～20份；环氧树脂15份～30份；稀释剂10份～30份；助剂1份～10份；固化剂为胺类固化剂。同时也公开了这种复合锌粉石墨烯涂料的制备方法。本发明采用片状锌粉作为主要防锈填料，利用石墨烯良好的导电性和片状搭接特性，将改性石墨烯添加到防腐涂料体系，与锌粉形成良好的导电网络，充分发挥片状锌粉与石墨烯微片的协同效应，从而突破性的实现了在低锌的条件下仍然具有优异的阴极保护作用和防腐性能。

技术领域

本发明涉及一种复合锌粉石墨烯涂料及其制备方法。

背景技术

富锌底漆是目前钢结构腐蚀与防护领域最常使用的防腐底漆之一，该漆具有优异的长效防腐性能和良好的机械性能，能与多种上层涂料配套。富锌底漆在防腐工程上得到越来越广泛的应用，已得到各行各业人士的认可。但目前国内外市场上的富锌底漆均采用球状锌粉作为填料，其球状锌粉的用量占富锌涂料配方的60％以上。锌资源的消耗不可复得，如何降低富锌底漆中锌粉的用量及消耗速率，提高锌资源的利用效率，节约我国的锌矿资源，是防腐行业的重要研究内容。

一般认为，欲使富锌底漆涂膜发挥阴极保护作用，其干膜中必须含有大量的锌粉粒子，它们必须相互接触并和基材保持良好的接触才能形成导电回路。但是，富锌底漆中高锌粉含量也会带来一系列的问题。首先，锌粉含量高，漆膜的致密性下降，会影响涂层的耐水性、附着力以及耐冲击性能等。其次，富锌底漆中高锌粉含量给富锌底漆的生产、储运以及施工等带来诸多不便。金属锌在生产和配制涂料时，分散稳定较为困难，在储存过程中容易产生严重的沉底现象。第三，含有富锌底漆的钢铁基材在焊接和切割时会由于底漆中的高锌粉含量会产生大量的锌蒸汽，可能会导致工作人员产生“锌热病”，危害工作人员的身体健康。

常规富锌重防腐涂料锌粉含量一般不低于80％。首先，高锌含量造成巨大的锌消耗，据统计我国年产锌粉的90％以上都用于材料腐蚀防护；其次，高锌含量易使涂层出现多孔结构，涂层屏蔽和力学性能下降；再者，含有富锌底漆的钢材在焊接和切割时会产生大量锌蒸汽，长期接触将导致工作人员产生“锌热病”，危害人身健康；此外，随着锌粉价格持续攀升，也造成涂料成本不断上涨。因此减少富锌重防腐涂料锌粉含量成为行业的迫切需要。

王耀文等将石墨烯作为填料，填充到环氧树脂涂料中，通过涂膜附着力测试、浸泡实验测试、塔菲尔极化曲线测试等方法来探究了涂层的防腐性能。结果表明，石墨烯的加入有效提高了涂层的防腐性能。石墨烯良好的防腐性能主要来自于其优良的导电性、独特的二维片层结构，以及其表面疏水等特性。沈海斌等将石墨烯添加到导电涂料、防腐涂料、阻燃涂料等涂料体系后涂料的综合性能大幅提高，如所需涂层厚度降低，涂层附着力、耐磨性增加，尤其是在导电涂料、环氧富锌涂料、水性防腐涂料中具有突出的性能表现。

目前石墨锌烯涂料的主要研究单位有中科院宁波材料研究所，江苏道蓬科技有限公司，信和新材料股份有限公司等单位，其主要技术路线为采用氧化还原石墨烯与球形锌粉相结合，其制备的涂层锌粉含量在40wt％以上。球形锌粉仍存在填充量大，屏蔽性能不高的缺陷，此外，其使用的石墨烯主要采用传统的氧化还原法制备，石墨烯的电子结构以及晶体的完整性均收到强氧化剂的破坏，影响其导电和屏蔽性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合锌粉石墨烯涂料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种复合锌粉石墨烯涂料，包括基料和固化剂；

基料是由以下质量份的原料组成：

固化剂为胺类固化剂。

复合锌粉石墨烯涂料中，基料与固化剂的质量比为(3～8)：1。