本發(fā)明涉及一種石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料及制備方法，特別適用于化學(xué)品儲罐、油管及運輸車輛的防腐隔熱。

背景技術(shù)：

自從二十世紀中葉以來，世界各國對能源的需求和消耗逐年增長，與能源短缺形成矛盾，由于爭奪能源引發(fā)的大型戰(zhàn)爭屢見不鮮。對我國而言，經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展離不開充足能源的支持，能源戰(zhàn)略已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略之一。因此，如何充分利用能源，同時提高大型設(shè)備的使用壽命已經(jīng)成為關(guān)乎國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。

在春夏兩季，由于環(huán)境溫度較高且日照時間增加，工業(yè)設(shè)備包括化學(xué)品儲罐、管道和槽罐車等表面溫度快速上升，內(nèi)部儲藏的化學(xué)品也隨著顯著升溫，帶來安全隱患。比如各類油品儲罐，夏季油罐容易出現(xiàn)呼吸效應(yīng)，每天損失的油量高達驚人的0.2％，并且在儲罐周圍產(chǎn)生大量油氣，除了浪費能源還給生產(chǎn)帶來一系列嚴重的安全問題。為了解決上述問題，目前廣泛采用的辦法是大量噴淋冷水給設(shè)備降溫，造成大量浪費。與此同時，由于設(shè)備常年暴露在自然環(huán)境中，表面容易發(fā)生銹蝕，影響其使用壽命，并且?guī)戆踩[患。傳統(tǒng)的防銹漆可以抑制銹蝕的發(fā)生，但是功能單一，不能同時解決溫度升高問題。近年來人們開發(fā)出隔熱涂料，通過將太陽光中的紅外線部分進行反射從而達到隔熱的作用。目前比較成熟的國外技術(shù)包括日本專利JP98-120946的隔熱涂料，雖然效果不錯，但是其是油性涂料，在生產(chǎn)和使用過程中會對人及環(huán)境產(chǎn)生不良影響，而且防腐效果一般。

為了克服現(xiàn)有隔熱涂料性能的不足，本發(fā)明公開了一種以丙烯酸乳液為基礎(chǔ)，結(jié)合紅外反射顏填料、空心反射材料以及石墨烯重防腐原料合成的隔熱防腐水性涂料及配方。該涂料隔熱效果明顯，在夏季正午能有效降低設(shè)備表面溫度20℃以上，同時具有良好的防腐性能，使用壽命長達8年，可廣泛適用于各類金屬表面。此外涂料的流平性，成膜性及干燥等性能較好，干燥后其機械性能和耐沖刷性高于國家相關(guān)標準。另外，此涂料配方不含有機溶劑，不含苯、甲醛等有害揮發(fā)氣體，對人體及環(huán)境友好。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：基于上述問題，本發(fā)明提供一種石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料及制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的一個技術(shù)方案是：一種石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料，按重量份計，包括以下原料：成膜樹脂10～30份、顏填料18～45份、助劑1～8份、石墨烯0.1～4份、碳納米管0.1～2份、納米多孔隔熱填料3～12份和去離子水20～50份。

進一步地，成膜樹脂為有機硅改性的丙烯酸乳液，乳液的固含量為48±3％，玻璃化溫度為24～28℃。

進一步地，顏填料為金紅石型二氧化鈦、酞青藍、氧化鐵黃、朱砂、雄黃、氣相白炭黑、重質(zhì)碳酸鈣、稀土金屬氧化物、膨潤土、滑石粉和硫酸鋇中的兩種或幾種，顏填料的尺寸為1250目～6000目。

進一步地，助劑為潤濕劑、分散劑、消泡劑、防腐劑、成膜劑、增稠劑、流平劑和防腐劑中的幾種。

進一步地，石墨烯尺寸為0.3～2um。石墨烯由化學(xué)氧化還原法制備，其具有高分散性，能顯著提高涂料的防腐性能。碳納米管為單壁或多壁碳納米管，管徑為2～20nm。

進一步地，納米多孔隔熱填料為空心漂珠、空心陶瓷微珠、空心玻璃微珠中的一種或幾種，多孔隔熱填料的尺寸為3000目～6000目。

一種石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料的制備方法，包括以下步驟：將所有顏填料加入去離子水中，逐步加快攪拌速度直到1300轉(zhuǎn)/分，攪拌40分鐘，加入60％的助劑，得到分散均勻的混合液；將納米多孔隔熱填料、成膜樹脂、石墨烯和碳納米管依次加入混合液中，攪拌30分鐘；將攪拌速率降至800轉(zhuǎn)/分，加入40％的助劑，攪拌30分鐘，得到石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料。

隔熱防腐環(huán)保涂料，可采用高壓噴涂設(shè)備噴涂，噴涂效果比傳統(tǒng)人工刷涂或滾涂效率高。

本發(fā)明的有益效果是：(1)涂料同時具有隔熱和防腐效果，避免了需要在設(shè)備表面反復(fù)涂覆不同的涂料，避免考慮不同涂料間的排斥性以及施工工藝的差異；(2)涂料采用多級隔熱方案，包括納米多孔隔熱填料以及優(yōu)化顏填料尺寸增加其對紅外光的反射能力，最大限度實現(xiàn)涂料的隔熱性能；(3)采用石墨烯和碳納米管作為主要防腐原料，顯著提升了涂料的防腐性能，并且在延展性方面優(yōu)于傳統(tǒng)防腐涂料；(4)涂料的使用壽命長，并且不含揮發(fā)性有機氣體，對人體和環(huán)境友好；(5)涂料應(yīng)用前景廣闊，尤其適合在石油化工廠的儲罐和傳輸管道等設(shè)備的外表面使用。使用本發(fā)明所述的涂料后可顯著降低上述設(shè)備溫度，一般可使其外部溫度比使用前降低20℃以上，同時具備較強防腐功能，解決了設(shè)備的腐蝕問題，節(jié)約能源的同時延長設(shè)備使用壽命。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。

圖1為本發(fā)明實施例1制備的石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料涂覆在油罐表面的前后對比照片；

圖2為本發(fā)明實施例2制備的石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料涂覆在化學(xué)品儲罐表面的前后對比照片。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定。

實施例1

將80g二氧化鈦、50g硫酸鋇、130g氣相白炭黑、40g膨潤土和50g滑石粉顏填料加入300g去離子水中，逐步加快攪拌速度直到1300轉(zhuǎn)/分攪拌40分鐘，加入3g潤濕劑、12g分散劑、9g消泡劑、6g成膜劑、3g增稠劑、1.5g流平劑和1.5g防腐劑，得到分散均勻的混合液；然后將70g陶瓷微珠和30g玻璃微珠、180g有機硅改性丙烯酸乳液、8g石墨烯和2g碳納米管加入混合液中，繼續(xù)攪拌30分鐘，同時將攪拌速率降至800轉(zhuǎn)/分；最后加入2g潤濕劑、8g分散劑、6g消泡劑、4g成膜劑、2g增稠劑、1g流平劑和1g防腐劑，攪拌30分鐘，得到石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料。本實施例中，有機硅改性丙烯酸乳液的固含量為49％，玻璃化溫度為25℃。

圖1實施例1制備的一種石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料涂覆在油罐表面的前后對比照片。

實施例2

將70g二氧化鈦、80g硫酸鋇、180g氣相白炭黑、20g膨潤土和50g滑石粉顏填料加入330g去離子水中，逐步加快攪拌速度直到1300轉(zhuǎn)/分攪拌40分鐘，并加入3g潤濕劑、9g分散劑、6g消泡劑、3g成膜劑、1.5g流平劑和1.5g防腐劑，得到分散均勻的混合液；然后將50g陶瓷微珠和20g玻璃微珠、150g有機硅改性丙烯酸乳液、5g石墨烯和5g碳納米管加入混合液中，繼續(xù)攪拌30分鐘，同時將攪拌速率降至800轉(zhuǎn)/分；最后加入2g潤濕劑、6g分散劑、4g消泡劑、2g成膜劑、1g流平劑和1g防腐劑，攪拌30分鐘，得到石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料。本實施例中，有機硅改性丙烯酸乳液的固含量為50％，玻璃化溫度為27℃。

圖2為實施例2制備的石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料涂覆在化學(xué)品儲罐表面的前后對比照片。

實施例3

將55g二氧化鈦、65g硫酸鋇、90g氣相白炭黑、20g膨潤土和140g滑石粉顏填料加入330g去離子水中，逐步加快攪拌速度直到1300轉(zhuǎn)/分攪拌40分鐘，并加入1.5g潤濕劑、7.5g分散劑、9g消泡劑、1.5g成膜劑、1.5g增稠劑、1.5g流平劑和1.5g防腐劑，得到分散均勻的混合液；然后將60g陶瓷微珠和60g玻璃微珠、158g有機硅改性丙烯酸乳液、5g石墨烯和2g碳納米管加入混合液中，繼續(xù)攪拌30分鐘，同時將攪拌速率降至800轉(zhuǎn)/分；最后加入1g潤濕劑、5g分散劑、6g消泡劑、1g成膜劑、1g增稠劑、1g流平劑和1g防腐劑，攪拌30分鐘，得到石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料。本實施例中，有機硅改性丙烯酸乳液的固含量為50％，玻璃化溫度為24℃。

實施例4

將70g二氧化鈦、150g硫酸鋇、20g氣相白炭黑、10g膨潤土和30g滑石粉顏填料加入320g去離子水中，逐步加快攪拌速度直到1300轉(zhuǎn)/分攪拌40分鐘，并加入3g潤濕劑、9g分散劑、7.5g消泡劑、3g成膜劑、1.5g增稠劑、3g流平劑和3g防腐劑，得到分散均勻的混合液；然后將65g陶瓷微珠和55g玻璃微珠、210g有機硅改性丙烯酸乳液、16g石墨烯和4g碳納米管加入混合液中，繼續(xù)攪拌30分鐘，同時將攪拌速率降至800轉(zhuǎn)/分；最后加入2g潤濕劑、6g分散劑、5g消泡劑、2g成膜劑、1g增稠劑、2g流平劑和2g防腐劑，攪拌30分鐘，得到石墨烯改性的隔熱防腐環(huán)保涂料。本實施例中，有機硅改性丙烯酸乳液的固含量為47％，玻璃化溫度為25℃。

實施例制得的隔熱防腐涂料性能測試結(jié)果如下表：

上表可以看到本發(fā)明的涂料各項性能優(yōu)異，完全符合國家相關(guān)標準，同時解決設(shè)備的隔熱和防腐問題，并且節(jié)能環(huán)保。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。