[发明专利]一种石墨烯/丙烯酸复合乳液、防腐水性涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及涂料技术领域，具体公开一种石墨烯/丙烯酸复合乳液、防腐水性涂料及其制备方法。所述石墨烯/丙烯酸复合乳液包括质量份数如下的原料组分：丙烯酸单体36‑46份；改性石墨烯分散液10‑20份；可聚合乳化剂2‑3份；助稳定剂0.5‑1.5份；引发剂0.3‑0.5份；pH调节剂0.2‑0.4份；去离子水30‑40份，所述改性石墨烯分散液为乙烯基三(β‑甲氧基乙氧基)硅烷改性石墨烯分散液。本发明提供的复合乳液，石墨烯能稳定存在于乳液中，被聚合物有效包覆，降低石墨烯团聚现象，有助于改善水性涂料的防腐性能。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种石墨烯/丙烯酸复合乳液、防腐水性涂料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是近年来发展的新型纳米碳材料，是最薄的防腐蚀材料，其片层结构在涂层中具有很好的屏蔽作用及“迷宫效应”，可有效阻碍并延长腐蚀介质在涂层中的渗透，被应用于制备石墨烯改性防腐涂料。

然而，石墨烯本身比表面积大，其片层结构间存在着较强的范德华力，在防腐水性涂料中易出现团聚、堆积等现象，很难均匀分散于聚合物乳液中，使石墨烯与聚合物没有界面相互作用，导致乳液稳定性较差，影响石墨烯性能的发挥。因此，需要提高石墨烯与聚合物界面间的相互作用和相容性，改善其在水性涂料中的分散性，充分发挥石墨烯材料的特性。

发明内容

针对现有石墨烯改性防腐涂料存在的上述技术问题，本发明提供一种石墨烯/丙烯酸复合乳液、防腐水性涂料及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种石墨烯/丙烯酸复合乳液，包括质量份数如下的原料组分：丙烯酸单体36-46份；改性石墨烯分散液10-20份；可聚合乳化剂2-3份；助稳定剂 0.5-1.5份；引发剂0.3-0.5份；pH调节剂0.2-0.4份；去离子水30-40份，所述改性石墨烯分散液为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A-172硅烷)改性石墨烯分散液。

相对于现有技术，本发明提供的石墨烯/丙烯酸复合乳液，采用A-172硅烷对石墨烯表面进行功能化改性，所得改性石墨烯的接枝率大于15％，再与丙烯酸单体接枝共聚，改善石墨烯在体系中的分散性，使石墨烯能稳定存在于乳液中，被聚合物有效包覆，降低石墨烯团聚现象，提高石墨烯与丙烯酸乳液具有良好界面相互作用，改善复合乳液的稳定性，有助于改善水性涂料的防腐性能。

进一步地，所述改性石墨烯分散液的制备方法为：将石墨烯分散于水中得到石墨烯分散液，调节pH至8-9后，与乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷混合，于75-85℃反应4-6h，得到改性石墨烯分散液，所述乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷与石墨烯质量比为1.8-2.2:1。A-172硅烷氧基团为- OCH₂CH₂OCH₃比其他-OCH₃体积大，降低了硅烷在水中的水解速度，避免因水解速度过快使硅烷偶联剂产生自聚现象，进而提高硅烷偶联剂与石墨烯的接枝率，接枝率可达15.04％，且A-172硅烷为石墨烯引入乙烯基，使改性后的石墨烯能与丙烯酸单体发生接枝共聚，从而使石墨烯能稳定存在于乳液中，不易出现沉降团聚现象。

进一步地，所述丙烯酸单体包括质量份数如下的组分：甲基丙烯酸甲酯 20-25份；丙烯酸丁酯15-20份；甲基丙烯酸0.7-0.9份，与改性石墨烯接枝共聚，使石墨烯能稳定存在于乳液中，不易出现沉降团聚现象。

进一步地，所述可聚合乳化剂为2-烯丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠或苯乙烯磺酸钠，通过共价键的方式键合到乳胶粒子的表面，降低常规乳化剂带来的不利影响，避免当石墨烯比重较大时，易出现复合乳胶粒子的凝聚现象，提高乳液体系成膜后的防水性能和机械性能。

进一步地，所述pH调节剂为磷酸氢二钠、碳酸氢钠或磷酸二氢钠中的一种；所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵中的一种；所述助稳定剂为正十六烷。