石墨烯一锌粉长效防腐涂料的研制

编号：FTJS07240

篇名：石墨烯一锌粉长效防腐涂料的研制

作者：关迎东 候晓燕 孙春龙

关键词： 重防腐涂料 石墨烯 锌粉 环氧富锌底漆 漆膜厚度 涂料性能 经济环保 涂装面漆

机构： 海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室 无锡泰科纳米新材料有限公司

摘要： 在环氧富锌底漆中引入石墨烯以取代部分锌粉,制备了低锌含量(48.0%)的石墨烯一锌粉长效防腐涂料。考察了石墨烯在不同溶剂体系中的分散性,发现当混合溶剂的比例为m(N-甲基毗咯烷酮):m(环己酮):m(二甲苯):m(正丁醇)=50:16:16:8时,石墨烯的分散较好。依据漆膜的耐中性盐雾时间和表面电阻确定了石墨烯的最佳用量为0.5%。通过与国外某品牌环氧富锌底漆进行对比,证明该涂料性能更优:不仅耐盐雾时间可达2500h,远长于高锌含量(80.0%)的富锌底漆的600h,而且可直接涂装面漆,无需过渡中间层,漆膜封闭性优异,更经济环保。讨论了石墨烯在漆膜中的作用机理。富锌底漆是船舶、海洋设施、桥梁、大型设备以及各类大型建筑钢铁构件方面最重要、使用最普遍的重防腐涂料品种之一,其防腐机理基于金属锌粉对钢铁的阴极保护作用。锌粉含量与其防腐效果密切相关,但高含量的锌粉(60.0% 85.0%)也为富锌底漆带来了以下弊端:(1)在焊接、切割等热加工时产生的氧化锌烟尘和锌蒸气会危害人体健康,易导致“锌热病”;(2)漆膜的致密性差、强度低,与面漆的配套性差;(3)密度大,环氧富锌底漆的密度一般在3.0g/cm^3。左右,干膜密度超过4.0 g/cn^3,是普通环氧底漆的近2倍,在特殊装备上的应用受到限制。另外,许多防腐性能优异的长效防腐涂料因含铅、鎔等重金属,在船舶和海洋工程制造领域的应用受到限制或禁止。为保证长效防腐性,通常采用加大漆膜厚度的方法来延长防腐期限,如船舶底漆的干膜厚度一般设计为300μm以上,不仅增加了材料消耗,浪费资源,而且带来漆膜易开裂等弊病。因此,顺应制造业降耗、绿色、环保的理念,开发新型长效环保的轻质重防腐涂料成为研发热点。自从2010年英国科学家因石墨烯获诺贝尔奖后,全球掀起了研究石墨烯的热潮。石墨烯之所以受到关注�