【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子复合防腐涂料领域，具体涉及一种水性石墨烯防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
1、腐蚀一直是钢铁、冶金、建筑、交通运输等行业面临的最大挑战之一，全世界每年因腐蚀造成的直接经济损失约为2.5万亿元。将金属基材表面涂覆一层或几层防腐蚀涂层是保护物件不被腐蚀的一种重要方式。目前常用的几种防腐涂料有环氧体系、丙烯酸体系、聚氨酯体系、醇酸体系等。随着日前各国对环境保护可持续发展越来越重视，溶剂型涂料因为voc排放过多而日益受到限制，水性涂料因其环境友好性越来越受到市场的青睐。
2、其中，环氧防腐涂料是一种常用的水性防腐涂料，具有稳定的化学性能、突出的附着力、较低的固化收缩率、较高的抗拉伸强度和优异的耐腐蚀性能，被广泛地应用于防腐领域，但传统的环氧防腐涂料的防腐性能普遍不足且有待提高，环氧树脂在溶剂蒸发过程中结构不可避免地产生微孔，大大地降低了涂料屏蔽介质和阻碍腐蚀的能力。因此，常向环氧树脂中掺杂纳米材料克服有机涂料缺陷。
3、石墨烯是新型的二维材料，具有蜂巢晶格结构，可作为鳞片填料添加到防腐涂料中。鳞片填料在涂层中交叠分布，产生迷宫效应，延长了腐蚀介质的扩散路径，延缓了基底的腐蚀过程。单层的完美石墨烯理论比表面积为2630m2/g，只需要添加少量便可有很好的屏蔽效果，大大减少了填料的使用量，降低了成本。此外，石墨烯具有优异的光学、电学、力学性质，基于其优异的物理化学性质，石墨烯可广泛应用于涂料、复合材料、航空航天、新能源电池等领域。
4、然而石墨烯在涂料中的分散性非常差，其大的表面张力带
5、因此，目前亟需一种具有良好分散性和优异稳定性，并且可以显著提高防腐能力的水性石墨烯防腐涂料。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提高一种具有良好分散性和优异稳定性，并且可以显著提高防腐能力的水性石墨烯防腐涂料及其制备方法。
2、技术方案：
3、一种水性石墨烯防腐涂料，包含环氧树脂、功能化石墨烯、分散剂、防腐剂、固化剂和溶剂；
4、所述功能化石墨烯通过改性共聚物与磷酸化氧化石墨烯反应制得；
5、所述改性共聚物具有如下式a所示结构：
6、
7、其中，a：b：c＝(10-15)：(5-8)：(3-5)。
8、进一步地，所述改性共聚物通过以下步骤制备：在反应器中，加入丙烯酰胺、苯乙烯和异丁烯基三甲基硅烷，加热至80-90℃后加入引发剂，反应10-15小时后过滤、洗涤、干燥制得所述改性共聚物。
9、本专利技术中添加功能化石墨烯，其通过改性共聚物对磷酸化氧化石墨烯进行共价功能化反应制得，其中改性共聚物的硅烷结构和苯环结构一方面可以显著提高石墨烯的分散性，缓解石墨烯的团聚问题，并且可以提高涂料的稳定性；另一方面硅烷结构之间的相互交联以及苯环结构较大的空间位阻可以改变石墨烯之间的分布，增强迷宫效应，延长腐蚀介质的扩散路径，进而提高石墨烯的防腐能力。
10、进一步地，所述丙烯酰胺、苯乙烯和异丁烯基三甲基硅烷的摩尔比为(10-15)：(5-8)：(3-5)；所述引发剂选自偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈中的一种。
11、进一步地，所述功能化石墨烯通过以下步骤制备：
12、(1)在反应器中，加入磷酸、尿素和去离子水，搅拌均匀后加入氧化石墨烯超声分散1-2小时，加热至80-90℃，搅拌反应6-8小时后洗涤、干燥、研磨制得磷酸化氧化石墨烯；
13、(2)将磷酸化氧化石墨烯超声分散在n,n-二甲基甲酰胺中，制得磷酸化氧化石墨烯分散液；
14、(3)在反应器中，加入磷酸化氧化石墨烯分散液和改性共聚物，超声处理0.5-1小时后加入水合肼，搅拌均匀后转移至反应釜中，将反应釜加热至110-120℃反应2-3小时后抽滤、洗涤、干燥制得所述功能化石墨烯。
15、本专利技术中添加功能化石墨烯，其通过改性共聚物对磷酸化氧化石墨烯进行共价功能化反应制得，其中磷酸化氧化石墨烯通过磷酸中的磷酸基团可以与多价金属络合物形成稳定的金属盐钝化膜，能防止介质进一步腐蚀，同时磷酸基团通过分子内力聚合金属交联密度，可以限制腐蚀性介质的扩散，并且磷酸基团具有一定的亲水性，能够很好地分散在水性涂料中。
16、进一步地，所述步骤(1)中磷酸、尿素和氧化石墨烯的质量比为(8-10)：(4-5)：(1-2)；所述步骤(3)中磷酸化氧化石墨烯与改性共聚物的质量比为1：4-6。
17、进一步地，所述分散剂选自byk161或byk180中的至少一种。
18、进一步地，所述防腐剂选自滑石粉、硫酸钡、云母粉、重晶石或氧化铁中的至少一种。
19、进一步地，所述固化剂选自聚酰胺固化剂、酚醛胺固化剂或脂肪胺固化剂中的至少一种；所述溶剂选自甲苯、二甲苯、正丁醇、醋酸丁酯、环己烷、环戊酮、碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯中的至少一种。
20、进一步地，按总质量分数为100％计，所述各组分的质量百分含量为：
21、
22、余量为溶剂。
23、上述任意一项水性石墨烯防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
24、(1)将环氧树脂、分散剂和防腐剂混合均匀，制得预混合液；
25、(2)将功能化石墨烯加入溶剂中浸泡8-12小时，超声分散后制得功能化石墨烯分散液；
26、(3)将功能化石墨烯分散液加入到预混合液中，加入固化剂，放进真空螺旋搅拌分化机中，进行高速搅拌分化30-50分钟，形成混合浆液；
27、(4)将混合浆液微离砂磨至细度≤15微米后进行低速搅拌分化，制得所述水性石墨烯防腐涂料。
28、有益效果：
29、(1)本专利技术提供的水性石墨烯防腐涂料，通过在水性的环氧树脂中添加功能化石墨烯，并复合分散剂、防腐剂和固化剂等组分，使制得的涂料具有良好分散性和优异的稳定性，并且可以显著提高涂料的防腐能力。
30、(2)本专利技术提供的水性石墨烯防腐涂料中添加功能化石墨烯，其通过改性共聚物对磷酸化氧化石墨烯进行共价功能化反应制得，其中改性共聚物的硅烷结构和苯环结构一方面可以显著提高石墨烯的分散性，缓解石墨烯的团聚问题，并且可以提高涂料的稳定性；另一方面硅烷结构之间的相互交联以及苯环结构较大的空间位阻可以改变石墨烯之间的分布，增强迷宫效应，延长腐蚀介质的扩散路径，进而提高石墨烯的防腐能力。
31、(3)本专利技术提供的水性石墨烯防腐涂料中添加功能化石墨烯，其通过改性共聚物对磷酸化氧化石墨烯进行共价功能化反应制得，其中磷酸化氧化石墨烯通过磷酸中的磷酸基团可以与多价金属络合物形成稳定的金属盐钝化膜，能防止介质进一步腐蚀，同时磷酸基团通过分子内力聚合金属交联密度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，包含环氧树脂、功能化石墨烯、分散剂、防腐剂、固化剂和溶剂；
2.根据权利要求1所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述改性共聚物通过以下步骤制备：在反应器中，加入丙烯酰胺、苯乙烯和异丁烯基三甲基硅烷，加热至80-90℃后加入引发剂，反应10-15小时后过滤、洗涤、干燥制得所述改性共聚物。
3.根据权利要求2所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述丙烯酰胺、苯乙烯和异丁烯基三甲基硅烷的摩尔比为（10-15）：（5-8）：（3-5）；所述引发剂选自偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈中的一种。
4.根据权利要求1所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述功能化石墨烯通过以下步骤制备：
5.根据权利要求4所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述步骤（1）中磷酸、尿素和氧化石墨烯的质量比为（8-10）：（4-5）：（1-2）；所述步骤（3）中磷酸化氧化石墨烯与改性共聚物的质量比为1：4-6。
6.根据权利要求1所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述分散剂选自BYK161或BYK180中的至
7.根据权利要求1所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述防腐剂选自滑石粉、硫酸钡、云母粉、重晶石或氧化铁中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述固化剂选自聚酰胺固化剂、酚醛胺固化剂或脂肪胺固化剂中的至少一种；所述溶剂选自甲苯、二甲苯、正丁醇、醋酸丁酯、环己烷、环戊酮、碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，按总质量分数为100%计，所述各组分的质量百分含量为：
10.权利要求1-9任意一项所述水性石墨烯防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，包含环氧树脂、功能化石墨烯、分散剂、防腐剂、固化剂和溶剂；
2.根据权利要求1所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述改性共聚物通过以下步骤制备：在反应器中，加入丙烯酰胺、苯乙烯和异丁烯基三甲基硅烷，加热至80-90℃后加入引发剂，反应10-15小时后过滤、洗涤、干燥制得所述改性共聚物。
3.根据权利要求2所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述丙烯酰胺、苯乙烯和异丁烯基三甲基硅烷的摩尔比为（10-15）：（5-8）：（3-5）；所述引发剂选自偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈中的一种。
4.根据权利要求1所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述功能化石墨烯通过以下步骤制备：
5.根据权利要求4所述的水性石墨烯防腐涂料，其特征在于，所述步骤（1）中磷酸、尿素和氧化石墨烯的质量比为（8-10）：（4-5）：...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹达平，黄庆，曹新金，鲍计萍，
申请(专利权)人：江西省极热科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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