一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆及其制备方法和应用技术

一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆及其制备方法和应用，属于钢结构防腐技术领域。本发明专利技术石墨烯水性环氧云铁中间漆包括A组分和B组分；A组分包括：水性环氧乳液60～80％，乙二醇单丁醚4％，余量有机/无机杂化石墨烯硅溶胶；B组分包括：环氧固化剂，防锈颜填料，灰色云母氧化铁，分散剂，消泡剂，防沉剂，增稠剂，流平剂，乙二醇丁醚乙酸酯，乙二醇单丁醚，余量为去离子水。本发明专利技术将有机/无机杂化石墨烯硅溶胶应用于环氧树脂基涂料的改性，提高水性涂料的防沉降性能；石墨烯硅溶胶在水洗涂料中分散性好，提高了成膜的均匀性，石墨烯的大片层结构大幅度提高了环氧云铁中间漆的附着力及耐蚀性。着力及耐蚀性。着力及耐蚀性。

An organic / inorganic hybrid modified graphene waterborne epoxy micaceous iron intermediate paint and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于钢结构防腐
，具体涉及一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]溶剂型双组份环氧涂料具有良好的耐蚀性，然而传统环氧树脂涂料多以溶剂型为主，有机溶剂添加量较多，甚至达到了80％(体积分数)。挥发性的有机溶剂(VOC)不参与成膜，在涂层干燥后会从漆膜中逸出，不仅对大气造成污染也会对人体产生严重危害。由于环保要求日趋严格，水性环氧涂料取代溶剂型环氧涂料已是发展的必然趋势。由于成膜机理的不同，与溶剂型涂料相比，水性防腐涂料难以形成组成高度均一、结构高度完整的高质量涂层，其成膜性、耐磨蚀性能不好；水性防腐涂料中残留的水性基团使其对水、氧气等腐蚀介质的屏蔽能力差；因水的表面张力大，水性涂层难以达到对颜填料的高度浸润和分散，因此改善水性涂料的防腐性已成为环保涂料发展中的重点。
[0003]目前的水性涂料体系主要有底漆、中间漆和面漆组成。底漆主要起电化学保护作用，当涂层破坏后与电解质接触形成原电池，可有效地阻止破坏部位迅速腐蚀导致涂层失效。中间漆的主要作用是阻隔作用，面漆的主要作用增加涂层耐候性。中间漆一般为环氧云铁中间漆。云母氧化铁是二维片层结构，在涂层中可有效增加水汽和氧离子渗透距离。因此中间漆的厚度越厚，其防腐性能越好，但是过厚的膜厚会造成成本的增加和资源浪费，因此亟需提升中间漆的阻隔渗透性能，减少其用量。
[0004]石墨烯作为二维的纳米材料，具有极大的比表面积、导电性等，石墨烯的片层结构层层叠加、上下交错排列，在涂层中能够形成几十到上百的致密的物理阻隔层，大大提高涂层的抗渗透性。同时石墨烯的自身的静电吸附作用可与颜填料离子吸附牢固提高水性涂料的防沉降性能，为改善水性涂料的致密性、阻隔性、机械性能以及防腐性能带来新的改进途径。
[0005]虽然近年来有一些专利和文献公开了石墨烯改性水性环氧树脂及其制备工艺，但为了提高石墨烯的分散性，目前的制备工艺较为复杂，采用了大量的酸、碱或有毒试剂。目前常用的方法是通过加入石墨烯分散液的方法制备水性防腐蚀涂层，但石墨烯容易团聚，均匀的分散在水性涂料中难以实现。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术目的在于设计提供一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆及其制备方法和应用。本专利技术将石墨烯与硅溶胶结合制备石墨烯硅溶胶，并使其与水性环氧树脂均匀混合，解决了石墨烯在水性环氧树脂中分散难的问题。本专利技术一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆将有机/无机杂化石墨烯硅溶胶应用于环氧树脂基涂料的改性，石墨烯的自身的静电吸附作用可与颜填料离
子吸附牢固提高水性涂料的防沉降性能；另一方面石墨烯硅溶胶在水性涂料中分散性好，提高了成膜的均匀性，石墨烯的大片层结构大幅度提高了环氧云铁中间漆的附着力及耐蚀性，具有良好的应用前景。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆，其特征在于所述石墨烯水性环氧云铁中间漆包括A组分和B组分；
[0009]所述A组分包括以下质量百分比原料：水性环氧乳液60～80％，乙二醇单丁醚4％，余量有机/无机杂化石墨烯硅溶胶；
[0010]所述B组分包括以下质量百分比原料：环氧固化剂25～27％，防锈颜填料30～32％，灰色云母氧化铁15～20％，分散剂1～2％，消泡剂0.5
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1.0％，防沉剂0.8～1.2％，增稠剂3～3.5％，流平剂0.4％，乙二醇丁醚乙酸酯2％，乙二醇单丁醚2％，余量为去离子水。
[0011]所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆，其特征在于所述A组分与B组分的质量比为1:0.4～0.5，所述水性环氧乳液包括Beckopox EP 384w/53WAMP。
[0012]所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆，其特征在于所述有机/无机杂化石墨烯硅溶胶包括X组分和Y组分；
[0013]所述X组分包括：异丙醇，正硅酸乙酯，硅烷偶联剂，氧化石墨烯，所述异丙醇：正硅酸乙酯TEOS：硅烷偶联剂：氧化石墨烯的添加比例为2～10mL:2～20mL:3～30mL:0.1～1mg，优选添加比例为8mL:10mL:10mL:0.5mg；
[0014]所述Y组分包括：去离子水，异丙醇，所述去离子水和异丙醇的体积比为1:7。
[0015]所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆，其特征在于所述环氧固化剂包括Beckopox EH 616w/67WA；
[0016]所述防锈颜填料包括钛白粉，滑石粉，沉淀硫酸钡中的一种或多种的混合物；
[0017]所述灰色云母氧化铁的目数为300～500目；
[0018]所述分散剂包括Zetasperse 3800；
[0019]所述消泡剂包括Tego aierx901w、Tego foamex 845中的一种或多种的混合物；
[0020]所述防沉剂包括气相二氧化硅、有机膨润土中的一种或多种的混合物；
[0021]所述增稠剂为3060与水体积比1:1的混合液；
[0022]所述流平剂包括AF3251、AF3588中的一种或多种的混合物。
[0023]所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆，其特征在于所述石墨烯水性环氧云铁中间漆的成膜厚度为100～160μm。
[0024]任一所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：制备A组分和B组分，并按照A组分和B组分质量比1:0.4～0.5混合均匀，获得有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆；
[0025]所述A组分中含有有机/无机杂化石墨烯硅溶胶。
[0026]所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆的制备方法，其特征在于所述A组分的制备方法包括以下步骤：
[0027](1)称取水性环氧乳液，在400～600转/分钟的转速下搅拌的同时加入乙二醇单丁醚，继续搅拌15～25min；
[0028](1)加入有机/无机杂化石墨烯硅溶胶在400～600转/分钟的转速下搅拌15～
25min后，过滤，获得A组分；
[0029]所述A组分中原料的质量百分比为：水性环氧乳液60～80％，乙二醇单丁醚4％，余量有机/无机杂化石墨烯硅溶胶。
[0030]所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆的制备方法，其特征在于所述有机/无机杂化石墨烯硅溶胶的制备方法包括：
[0031](a)称取氧化石墨烯加入到硅烷偶联剂中，进行超声处理，以5000rpm～10000rpm的转速分散20～120分钟，获得硅烷改性氧化石墨烯分散液；
[0032]所述氧化石墨烯的比表面积为100～200m2/g，含
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆，其特征在于所述石墨烯水性环氧云铁中间漆包括A组分和B组分；所述A组分包括以下质量百分比原料：水性环氧乳液60～80％，乙二醇单丁醚4％，余量有机/无机杂化石墨烯硅溶胶；所述B组分包括以下质量百分比原料：环氧固化剂25～27％，防锈颜填料30～32％，灰色云母氧化铁15～20％，分散剂1～2％，消泡剂0.5
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1.0％，防沉剂0.8～1.2％，增稠剂3～3.5％，流平剂0.4％，乙二醇丁醚乙酸酯2％，乙二醇单丁醚2％，余量为去离子水。2.如权利要求1所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆，其特征在于所述A组分与B组分的质量比为1:0.4～0.5，所述水性环氧乳液包括Beckopox EP 384w/53WAMP。3.如权利要求1所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆，其特征在于所述有机/无机杂化石墨烯硅溶胶包括X组分和Y组分；所述X组分包括：异丙醇，正硅酸乙酯，硅烷偶联剂，氧化石墨烯，所述异丙醇：正硅酸乙酯：硅烷偶联剂：氧化石墨烯的添加比例为2～10mL:2～20mL:3～30mL:0.1～1mg，优选添加比例为8mL:10mL:10mL:0.5mg；所述Y组分包括：去离子水，异丙醇，所述去离子水和异丙醇的体积比为1～1.5:7。4.如权利要求1所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆，其特征在于所述环氧固化剂包括Beckopox EH 616w/67WA；所述防锈颜填料包括钛白粉，滑石粉，沉淀硫酸钡中的一种或多种的混合物；所述灰色云母氧化铁的目数为300～500目；所述分散剂包括Zetasperse 3800；所述消泡剂包括Tego aierx901w、Tego foamex 845中的一种或多种的混合物；所述防沉剂包括气相二氧化硅、有机膨润土中的一种或多种的混合物；所述增稠剂为3060与水体积比1:1的混合液；所述流平剂包括AF3251、AF3588中的一种或多种的混合物。5.如权利要求1所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆，其特征在于所述石墨烯水性环氧云铁中间漆的成膜厚度为100～160μm。6.如权利要求1
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5任一所述的一种有机/无机杂化改性的石墨烯水性环氧云铁中间漆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：制备A组分和B组分，并按照A组...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂晓露，高古辉，孙丽娅，邹亚丽，易汉平，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：