一种无机石墨烯富锌防腐涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种无机石墨烯富锌防腐涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在世界经济一体化的发展中，航运行业占据着绝对的主导地位；而船舶作为水上交通运输和工程作业的主要工具，其种类繁多，数量庞大，并且造价不菲；从应用领域和功能上分类，可以区分为：客船，邮轮，货船，运输船，游艇，快艇，渔船等等，随着现代工业和经济的高速发展，船舶涂料应用的现代化、高速化、高效率及环保化愈来愈受到人们的广泛关注，而船舶涂料也在不断进行更新换代和研究开发。

2、船舶经常寖泡在江河湖海各类型水质中，尤其以作为海洋运输为主的船舶最为突出，常年寖泡在海洋里面，受海水的侵蚀极为严重，同时船舶的钢铁结构材质因海洋气候及地域环境的影响，长期热胀冷缩会导致金属产生电极位移及海水侵蚀，进而发生其材质表面油漆爆裂剥落，水分子及氢、盐酸等渗透防护层而直接接触钢铁表面，导致粉化、腐蚀生锈，从而严重降低了船舶的使用寿命。

3、在工业涂料现有船舶涂料的实际应用中，主要采用环氧富锌涂料中的锌含量层层堆积，从而延缓海水中的水分子及氢、盐酸等的有效渗透，以达到延缓海水对钢材的侵蚀和伤害，从而延长船舶整体的使用寿命；但在实际应用中，由于海洋气候环境和地域环境的区别，从而导致钢材涂料防护层受到钢材本体的热胀冷缩影响，以及海水中的水分子及氢、盐酸与锌涂层化学反应所产生的电极位移，而导致海水突破防护层直接与钢材接触，对钢材进行腐蚀及粉化，最终降低船舶整体的使用寿命。

4、因此，为了适应环保经济的发展需求，延长船舶的使用寿命，有必要开发出一种高环保型船舶用防腐涂料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种无机石墨烯富锌防腐涂料及其制备方法和应用，所述的无机石墨烯富锌防腐涂料具有优异的防腐性能和导热性能。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种无机石墨烯富锌防腐涂料，包括以下重量份的组分：5～10份无机树脂、5～10份聚乙烯醇缩丁醛、5～10份固化剂、15～30份改性导热金属粉、5～10份碳化硅、40～50份锌粉、3～5份水；

4、所述改性导热金属粉为表面改性剂改性的导热金属粉；

5、所述表面改性剂包括有机硅表面活性剂、氟碳表面活性剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。

6、本发明所述的无机石墨烯富锌防腐涂料，改性导热金属粉(含氧化石墨烯纳米片)与锌粉相结合，辅以导电和导热性的方式，有效解决涂层在实际应用中，因环境因素和地域气候条件因素，而导致涂层热传导散热效果不佳和导电性能偏差产生电极位移导致的核心防腐涂层产生孔隙化，海水渗露防腐涂层而导致海水直接腐蚀钢材的不良弊端，大大延长钢材在海水中的有效使用寿命，从而最大限度的增加船舶实际使用过程中的最大经济价值，具有广泛的应用前景。

7、本发明在以pvb聚乙烯醇缩丁醛树脂和无机树脂固化剂为体系，可提高涂料的附着力、硬度、导电性、防腐蚀和防水性能，再充分利用导热金属粉、云母粉和氧化石墨烯纳米片之间的协同作用，使得导热材料间形成接触和相互作用，体系内形成网状或链状结构形态，这样，涂膜纵向也形成了导热网链，从而大幅度提高了涂膜的纵向导热导电性能。

8、作为本发明的优选实施方案，所述改性导热金属粉的制备方法为：

9、将金属粉、氧化石墨烯纳米片、云母粉混合均匀，得到导热金属粉，加入表面改性剂，在70～150℃下分散1～3h，得到改性导热金属粉。

10、本发明所述的防腐涂料通过各组分的相互结合作用，通过石墨烯内部碳原子的排列方式完善锌粉层受环境因素而产生的电位移现象，通过石墨烯及导热金属粉形成的导电导热网络迅速均匀地传到扩散到涂膜表面的石墨烯，表面石墨烯再迅速以对流、红外辐射的形式把热量散发出去，从而达到大幅度降低热源温度的效果，解决了目前市场上常规环氧富锌防腐涂料产品导电导热散热难、应对高腐蚀环境中电离子位移，柔韧性和拉伸强度效果不理想等问题。

11、作为本发明的优选实施方案，所述金属粉、氧化石墨烯、云母粉的质量比为(3～5)：(5～10)：(5～10)。

12、作为本发明的优选实施方案，所述金属粉包括银粉、铜粉、铝粉、氮化铝粉、钒粉中的至少一种；所述金属粉的平均粒径为1～10μm。

13、作为本发明的优选实施方案，所述氧化石墨烯纳米片表面含有含氧基团，松装密度为0.04～0.07g/cm3，振实密度为0.06-0.10g/cm3，厚度为0.3～0.4nm，单层率≥99％。

14、作为本发明的优选实施方案，所述导热金属粉和表面改性剂的质量比为(70～80)：(20～30)。

15、作为本发明的优选实施方案，所述无机树脂包括e788-1醇溶性无机树脂中的乙组分、e702-1醇溶性无机树脂中的乙组分中的至少一种。

16、作为本发明的优选实施方案，所述固化剂包括e788-1醇溶性无机树脂中的甲组分。

17、本发明还提供了一种无机石墨烯富锌防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

18、将改性导热金属粉与碳化硅混合均匀，得到混合粉体；

19、将无机树脂和聚乙烯醇缩丁醛混合均匀，加热至50～60℃，以800～1000rpm转速搅拌50～70min，得到混合树脂；

20、将混合树脂、混合粉体、水搅拌均匀，加热至50～60℃，以1000～1500rpm转速搅拌20～30min，得到无机石墨烯富锌防腐涂料。

21、本发明还提供了一种无机石墨烯富锌防腐涂料在船舶防腐中的应用。

22、本发明的有益效果在于：本发明所述的无机石墨烯富锌防腐涂料，改性导热金属粉(含氧化石墨烯纳米片)与锌粉相结合，辅以导电和导热性的方式，有效解决涂层在实际应用中，因环境因素和地域气候条件因素，而导致涂层热传导散热效果不佳和导电性能偏差产生电极位移导致的核心防腐涂层产生孔隙化，海水渗露防腐涂层而导致海水直接腐蚀钢材的不良弊端，大大延长钢材在海水中的有效使用寿命，从而最大限度的增加船舶实际使用过程中的最大经济价值，具有广泛的应用前景。

1.一种无机石墨烯富锌防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：5～10份无机树脂、5～10份聚乙烯醇缩丁醛、5～10份固化剂、15～30份改性导热金属粉、5～10份碳化硅、40～50份锌粉、3-5份水；

2.根据权利要求1所述的无机石墨烯富锌防腐涂料，其特征在于，所述改性导热金属粉的制备方法为：

3.根据权利要求2所述的无机石墨烯富锌防腐涂料，其特征在于，所述金属粉、氧化石墨烯、云母粉的质量比为(3～5)：(5～10)：(5～10)。

4.根据权利要求2所述的无机石墨烯富锌防腐涂料，其特征在于，所述金属粉包括银粉、铜粉、铝粉、氮化铝粉、钒粉中的至少一种；所述金属粉的平均粒径为1～10μm。

5.根据权利要求2所述的无机石墨烯富锌防腐涂料，其特征在于，所述氧化石墨烯纳米片表面含有含氧基团，松装密度为0.04～0.07g/cm3，振实密度为0.06-0.10g/cm3，厚度为0.3～0.4nm，单层率≥99％。

6.根据权利要求2所述的无机石墨烯富锌防腐涂料，其特征在于，所述导热金属粉和表面改性剂的质量比为(70～80)：(20～30)。

7.根据权利要求1所述的无机石墨烯富锌防腐涂料，其特征在于，所述无机树脂包括e788-1醇溶性无机树脂中的乙组分、e702-1醇溶性无机树脂中的乙组分中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的无机石墨烯富锌防腐涂料，其特征在于，所述固化剂包括e788-1醇溶性无机树脂中的甲组分。

9.权利要求1～8任一所述的无机石墨烯富锌防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.权利要求1～8任一所述的无机石墨烯富锌防腐涂料在船舶防腐中的应用。