[發明專利]一種公路設施用環保型石墨烯低鋅重防腐涂料及制備方法

在審

• 申請號: 201711443696.5
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109971230A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 陳明亮;孫天生;蔣萊;朱向東
• 申請（專利權）人: 江南石墨烯研究院;江蘇隆發碳材料科技有限公司;江蘇天普碳材料科技有限公司
• 主分類號: C09D5/10
• 分類號: C09D5/10;C09D133/00;C09D161/20;C09D167/00;C09D5/03;C09D5/24
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙) 32246
• 代理人: 趙凱

本發明涉及一種石墨烯低鋅重防腐涂料，包括A組份和B組份，B組份含固化劑，A組份按質量百分比由以下組成：石墨烯1～15份、混合樹脂30～50份、基礎溶劑0～20份、鋅粉0～20份，填料10～30份，助劑1～5份；其中混合基礎樹脂為羥基丙烯酸樹脂、丙烯酸樹脂和氨基樹脂的混合水分散液，或環氧樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、醇酸樹脂中的一種或幾種混合物。本發明的涂料具有高耐候性和耐磨性的特點，可廣泛應用于欄板、立柱等高速公路護欄設施和相關交通配套設施的外層防護，也可用于大型工程機械、輸變電設施及其它戶外鋼結構防護。

技術領域

本發明涉及一種公路設施用環保型石墨烯低鋅重防腐涂料及制備方法，具體涉及到石墨烯重防腐粉末涂料及水性漿料的制備。

背景技術

高速公路交通設施要經受長期的陽光曝曬、風雨侵蝕、季節溫變和環境介質的作用，其鋼材表面需要一層保護膜以保證材料在如此復雜的環境下保持長久的壽命。傳統的鋼材表面處理的方式包括噴漆、鍍鋅、鍍鋁、噴鋅和噴鋁等。普通的涂膜層較薄，附著力較低，耐侯性和防腐性較差。鋅或鋁的噴鍍防腐性能較好，但易受酸雨鹽霧的腐蝕，且顏色單一，不易清潔。

重防腐涂料是防腐涂料的一種，屬于金屬防腐蝕領域，其應用范圍幾乎涵蓋所有金屬結構。但是重防腐涂料因其強大的防腐效果和長效的保護期限主要應用在短期維護成本高和腐蝕環境相對惡劣的情況，如高溫高濕、浸水、蒸汽、酸堿環境里。在重防腐涂料中，富鋅重防腐涂料是使用率比較高的涂料，其防腐機理基于金屬鋅粉對鋼鐵的陰極保護作用，鋅粉含量與其防腐效果密切相關，但高含量的鋅粉(60％～85％)也為富鋅底漆帶來了諸多弊端：(1)大量鋅粉的使用，在焊接和切割等熱加工時產生的氧化鋅煙塵和鋅蒸氣，會對人體健康帶來影響，易導致“鋅熱病”；(2)鋅粉含量高，導致漆膜致密性差、強度低，與面漆的配套性差；(3)環氧富鋅底漆密度大，不符合減重降耗理念。

作為近來納米科學領域的研究熱點，新興的石墨烯由于具有獨特的二維結構、高比表面積和優異的電學和熱學性能受到了廣泛關注。石墨烯是是一種單原子層片狀材料，是目前已知強度最高的材料(達130GPa)，其比表面積高達 2630m²/g，電子遷移率超過15000cm²V^-1s^-1。此外，石墨烯本身就具有優異的熱穩定性、耐候性、耐老化及機械強度等，因此分散良好的石墨烯應用于涂層中，可以獲得很好的屏蔽性和導電性。石墨烯在樹脂中可以形成良好的導電網絡，提高鋅粉的利用率，大幅降低鋅粉使用量，并增強鋅粉的陰極保護作用，從而彌補富鋅涂層的相關不足。因此，把石墨烯添加到鋅基重防腐涂料中，對于新型重防腐涂料的應用具有重大意義。

石墨烯水性涂料報道較多，如水性導電涂料可應用于電磁屏蔽、抗靜電、防腐、散熱、耐磨及電子線路等領域；石墨烯改性丙烯酸酯聚合物水泥防水涂料，顯著增加了丙烯酸酯類聚合物乳液成膜的抗拉強度和韌性，提高了耐水性，具有良好的耐久性、抗滲性以及物理力學性能；石墨烯/聚氨酯原位聚合的水性導電涂料，具有防輻射、抗靜電、防腐蝕、耐磨等特性，可用于高分子材料、金屬材料、紡織材料表面等方面。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種具有高耐候性的低鋅含量石墨烯重防腐涂料，通過不同的產品形式以及涂布方式，制備溶劑型和粉末型石墨烯重防腐涂料，可廣泛應用于高速公路護欄設施和相關交通配套設施的外層防護，也可用于大型工程機械、輸變電設施及其它戶外鋼結構防護。

本發明由于石墨烯的添加以及官能性樹脂的應用，重防腐涂料具有優異的防腐和力學性能、原料價格低廉、環境友好，并且制備方法簡單，種類多樣化等優點。

為了實現上述目的，本發明綜合利用了石墨烯優異的力學、電學等物理性質，與官能性樹脂優良的附著力，高強度及優異的耐候性。將高質量的工業級薄層石墨烯和填料在各種助劑的協同作用下分散在不同的樹脂體系中，制備出一種高性能的低鋅含量重防腐涂料。