[发明专利]一种公路设施用环保型石墨烯低锌重防腐涂料及制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯低锌重防腐涂料，包括A组份和B组份，B组份含固化剂，A组份按质量百分比由以下组成：石墨烯1～15份、混合树脂30～50份、基础溶剂0～20份、锌粉0～20份，填料10～30份，助剂1～5份；其中混合基础树脂为羟基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂和氨基树脂的混合水分散液，或环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂中的一种或几种混合物。本发明的涂料具有高耐候性和耐磨性的特点，可广泛应用于栏板、立柱等高速公路护栏设施和相关交通配套设施的外层防护，也可用于大型工程机械、输变电设施及其它户外钢结构防护。

技术领域

本发明涉及一种公路设施用环保型石墨烯低锌重防腐涂料及制备方法，具体涉及到石墨烯重防腐粉末涂料及水性浆料的制备。

背景技术

高速公路交通设施要经受长期的阳光曝晒、风雨侵蚀、季节温变和环境介质的作用，其钢材表面需要一层保护膜以保证材料在如此复杂的环境下保持长久的寿命。传统的钢材表面处理的方式包括喷漆、镀锌、镀铝、喷锌和喷铝等。普通的涂膜层较薄，附着力较低，耐侯性和防腐性较差。锌或铝的喷镀防腐性能较好，但易受酸雨盐雾的腐蚀，且颜色单一，不易清洁。

重防腐涂料是防腐涂料的一种，属于金属防腐蚀领域，其应用范围几乎涵盖所有金属结构。但是重防腐涂料因其强大的防腐效果和长效的保护期限主要应用在短期维护成本高和腐蚀环境相对恶劣的情况，如高温高湿、浸水、蒸汽、酸碱环境里。在重防腐涂料中，富锌重防腐涂料是使用率比较高的涂料，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％～85％)也为富锌底漆带来了诸多弊端：(1)大量锌粉的使用，在焊接和切割等热加工时产生的氧化锌烟尘和锌蒸气，会对人体健康带来影响，易导致“锌热病”；(2)锌粉含量高，导致漆膜致密性差、强度低，与面漆的配套性差；(3)环氧富锌底漆密度大，不符合减重降耗理念。

作为近来纳米科学领域的研究热点，新兴的石墨烯由于具有独特的二维结构、高比表面积和优异的电学和热学性能受到了广泛关注。石墨烯是是一种单原子层片状材料，是目前已知强度最高的材料(达130GPa)，其比表面积高达 2630m²/g，电子迁移率超过15000cm²V^-1s^-1。此外，石墨烯本身就具有优异的热稳定性、耐候性、耐老化及机械强度等，因此分散良好的石墨烯应用于涂层中，可以获得很好的屏蔽性和导电性。石墨烯在树脂中可以形成良好的导电网络，提高锌粉的利用率，大幅降低锌粉使用量，并增强锌粉的阴极保护作用，从而弥补富锌涂层的相关不足。因此，把石墨烯添加到锌基重防腐涂料中，对于新型重防腐涂料的应用具有重大意义。

石墨烯水性涂料报道较多，如水性导电涂料可应用于电磁屏蔽、抗静电、防腐、散热、耐磨及电子线路等领域；石墨烯改性丙烯酸酯聚合物水泥防水涂料，显著增加了丙烯酸酯类聚合物乳液成膜的抗拉强度和韧性，提高了耐水性，具有良好的耐久性、抗渗性以及物理力学性能；石墨烯/聚氨酯原位聚合的水性导电涂料，具有防辐射、抗静电、防腐蚀、耐磨等特性，可用于高分子材料、金属材料、纺织材料表面等方面。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具有高耐候性的低锌含量石墨烯重防腐涂料，通过不同的产品形式以及涂布方式，制备溶剂型和粉末型石墨烯重防腐涂料，可广泛应用于高速公路护栏设施和相关交通配套设施的外层防护，也可用于大型工程机械、输变电设施及其它户外钢结构防护。

本发明由于石墨烯的添加以及官能性树脂的应用，重防腐涂料具有优异的防腐和力学性能、原料价格低廉、环境友好，并且制备方法简单，种类多样化等优点。

为了实现上述目的，本发明综合利用了石墨烯优异的力学、电学等物理性质，与官能性树脂优良的附着力，高强度及优异的耐候性。将高质量的工业级薄层石墨烯和填料在各种助剂的协同作用下分散在不同的树脂体系中，制备出一种高性能的低锌含量重防腐涂料。