一种水性石墨烯基复合防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于水性防腐材料技术领域，具体涉及水性石墨烯基复合防腐涂料及其制备方法。本发明专利技术提供的一种水性石墨烯基复合防腐涂料，包括如下重量份原料：水性复合环氧乳液30

【技术实现步骤摘要】
一种水性石墨烯基复合防腐涂料及其制备方法


[0001]本申请涉及水性防腐材料
，尤其涉及一种水性石墨烯基复合防腐涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属与所处环境中的腐蚀介质(如水分子、氧气分子、氯离子等)发生化学或电化学作用会引起金属腐蚀现象。金属腐蚀不仅给国家和企业带来了巨大经济损失，而且也污染人类的居住环境，更为严重的是金属腐蚀可能会造成重大的安全事故，因此，对金属材料进行防腐十分有必要。目前，涂层防腐技术由于选择性宽、可用范围广等优点，是现阶段应用最为普遍的方法。涂料是日常生产保护基础设施不可或缺的材料，被广泛应用于建筑物、各类五金件、工业制品的装饰以及机械、车辆、船舶、飞机、仪表等领域。由于我国在涂料领域中广泛使用溶剂型涂料，而溶剂型涂料中存在的大量挥发性有机化合物(VOC)，对人体的呼吸系统危害极大。而水性涂料具有VOC含量低、尺寸稳定性好、便于贮存和运输、成本低等特点，使其成为重要的有机防腐涂料。然而，水性涂料也存在空间孔隙率高、附着力及耐腐蚀性能不如溶剂型涂料的缺点，限制了其在高性能要求领域的应用。
[0003]鉴于此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一方面目的在于提供一种水性石墨烯基复合防腐涂料，该防腐涂料在环保的基础上，有着较低的空间孔隙率，且保持良好的附着力及耐腐蚀性能。
[0005]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0006]一种水性石墨烯基复合防腐涂料，包括如下重量份原料：水性复合环氧乳液30r/>‑
80份、第一改性氧化石墨烯15
‑
30份、第二改性氧化石墨烯15
‑
30份、水性环氧树脂20
‑
40份、乳化剂1
‑
10份、固化剂1
‑
15份、润湿剂0.1
‑
10份、分散剂0.1
‑
10份、颜填料10
‑
30份、助溶剂0.1
‑
30份；
[0007]所述第一改性氧化石墨烯为聚醚胺D230小分子对氧化石墨烯功能化改性所得；
[0008]所述第二改性氧化石墨烯为硅烷偶联剂KH
‑
550对氧化石墨烯进行改性所得。
[0009]其中，第一改性氧化石墨烯可以为15份，20份，25份，30份；第二改性氧化石墨烯可以为15份，20份，25份，30份；水性环氧树脂可以为20份，25份，30份，35份，40份。
[0010]所述第一改性氧化石墨烯表面带有胺基官能团。
[0011]D230是分子量最小的聚醚胺分子，是一种短链小分子并拥有双胺基结构，该分子的胺基官能团非常活泼。因此本申请利用聚醚胺D230小分子对氧化石墨烯进行表面功能化改性，在游离D230的协助下，D230改性氧化石墨烯能够提高氧化石墨烯在水中的分散稳定性，能够改善氧化石墨烯与聚合物涂层之间的兼容性，提高其附着力。但是改性后由于D230分子的插入，导致了氧化石墨烯之间的层间距增大，一定程度上会降低氧化石墨烯的屏蔽作用。故本申请添加了第二改性氧化石墨烯。
[0012]所述第二改性氧化石墨烯具有Si
‑
O
‑
Si键。
[0013]本申请采用硅烷偶联剂KH
‑
550对氧化石墨烯进行改性，改性后的氧化石墨烯分散到有机涂层中，它的不可渗透性和物理阻隔能力可以起到延缓腐蚀性物质在涂层中的扩散的作用；其次，石墨烯其优秀的导电性能将产生的自由电子传导到涂料表面，可以提高涂层的防腐能力，增强其耐久性能。因此，可以有效地增强水性防腐涂料的耐腐蚀能力、力学性能，延长使用寿命。
[0014]本申请第一氧化石墨烯和第二氧化石墨烯复配，二者协同作用，相辅相成，可以改善氧化石墨烯与水性复合环氧乳液及环氧树脂之间的兼容性，可以在涂层中形成屏蔽网络，延长腐蚀介质扩散到金属基底的时间，进而提高提高防腐涂料的耐防腐性能及附着力，降低水性防腐涂料的空间孔隙率。
[0015]本申请中采用的水性复合环氧乳液由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸及环氧树脂复配而成，是由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸及环氧树脂混合，乳化后同时滴加单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸及引发剂，引发其发生反应，制得水性复合环氧乳液。
[0016]水性复合环氧乳液对环境友好，环保且固化效果好，但是其强度和耐磨性能相对来说并十分突出，且存在贮存稳定性低的问题，故本申请采用水性环氧树脂与水性复合环氧乳液复配，协同作用。
[0017]本申请采用水性复合环氧乳液和水性环氧树脂复配作为原料，一方面增强改性石墨烯的分散，有利于防腐涂料的耐腐蚀性能及耐磨性等力学性能的提高；另一方面由于加入的环氧树脂能够与水性复合环氧乳液共同作用，提高其贮存稳定性，同时，环氧树脂和水性复合环氧乳液复配，能够提高防腐涂料的强度、耐磨性、耐擦洗性能。
[0018]所述复合防腐涂料，包括如下重量份原料：水性复合环氧乳液60
‑
70份、第一改性氧化石墨烯20
‑
25份、第二改性氧化石墨烯20
‑
25份、水性环氧树脂30
‑
40份、乳化剂5
‑
10份、固化剂1
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5份、润湿剂5
‑
10份、分散剂5
‑
10份、颜填料20
‑
30份、助溶剂10
‑
15份。
[0019]所述固化剂为脂肪族胺类固化剂或芳香族胺类固化剂；所述助溶剂包括二甲基乙醇胺。
[0020]本申请采用脂肪族胺类固化剂或芳香族胺类固化剂，对干燥固化起到重要的作用，且促进交联固化反应，使得防腐涂料具有硬度好、性能稳定、耐化学溶剂性强的优点。
[0021]优选的，采用乙二胺固化剂，该固化剂与其它组分的相容性好，固化反应后，防腐涂料的性能更优。
[0022]所述润湿剂为硫酸系阴离子表面活性剂；所述颜填料包括滑石粉、三聚磷酸铝、磷酸锌、钛白粉中的一种或多种。
[0023]本申请采用滑石粉、三聚磷酸铝、磷酸锌、钛白粉中的一种或多种作为颜填料，能够提高抗磨性能及润滑性能。
[0024]所述分散剂为聚羧酸钠盐、聚丙烯酸盐中的一种或多种；所述助溶剂包括二甲基乙醇胺；所述乳化剂包括改性聚氧化烯烃。
[0025]本申请添加分散剂、助溶剂、乳化剂能够降低水的表面张力,以使得颜填料易被水所润湿，可以稳定乳液。
[0026]本专利技术的另一方面目的在于提供一种水性石墨烯基复合防腐涂料的制备方法，包
括以下步骤：
[0027](1)将水性复合环氧乳液、第一改性氧化石墨烯、第二改性氧化石墨烯混合均匀，于50℃
‑
60℃保温20
‑
25min后，再升温至65℃
‑
70℃，保温反应25
‑
35min，出料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性石墨烯基复合防腐涂料，其特征在于，包括如下重量份原料：水性复合环氧乳液30
‑
80份、第一改性氧化石墨烯15
‑
30份、第二改性氧化石墨烯15
‑
30份、水性环氧树脂20
‑
40份、乳化剂1
‑
10份、固化剂1
‑
15份、润湿剂0.1
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10份、分散剂0.1
‑
10份、颜填料10
‑
30份、助溶剂0.1
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30份；所述第一改性氧化石墨烯为聚醚胺D230小分子对氧化石墨烯功能化改性所得；所述第二改性氧化石墨烯为硅烷偶联剂KH
‑
550对氧化石墨烯进行改性所得。2.根据权利要求1所述的水性石墨烯基复合防腐涂料，其特征在于，所述复合防腐涂料，包括如下重量份原料：水性复合环氧乳液60
‑
70份、第一改性氧化石墨烯20
‑
25份、第二改性氧化石墨烯20
‑
25份、水性环氧树脂30
‑
40份、乳化剂5
‑
10份、固化剂1
‑
5份、润湿剂5
‑
10份、分散剂5
‑
10份、颜填料20
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30份、助溶剂10
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15份。3.根据权利要求1所述的水性石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，所述固化剂为脂肪族胺类固化剂或芳香族胺类固化剂；所述助溶剂包括二甲基乙醇胺。4.根据权利要求1所述的水性石墨烯基复合防腐涂料，其特征在于，所述润湿剂为硫酸系阴离子表面活性剂；所述颜填料包括滑石粉、三聚磷酸铝、磷酸锌、钛白粉中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的水性石墨烯基复合防腐涂料，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸钠盐、聚丙烯酸盐中的一种或多种；所述助溶剂包括二甲基乙醇胺；所述乳化剂包括改性聚氧化烯烃。6.权利要求1
‑
5任一项所述的水性石墨烯基复合防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将水性复合环氧乳液、第一改性氧化石墨烯、第二改性氧化石墨烯混合均匀，于50℃
‑
60℃保温20
‑
25min后，再升温至65℃
‑
70℃，保温反应25
‑
35min，出料即得水性石墨烯基环氧
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丙烯酸酯复合乳液；(2)将步骤(1)所得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑛，张琦，肖双，张立君，冯彩霞，
申请(专利权)人：山东玉皇新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：