[发明专利]一种高耐蚀、强附着力的石墨烯/水性环氧富锌涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐蚀、强附着力的石墨烯/水性环氧富锌涂料，由A组分和B组分组成，所述A组分包括如下质量份数的组分：改性石墨烯0.3‑1.5份，去离子水5‑25份，水性环氧树脂20‑75份，基材润湿剂0.3‑1份，所述B组分包括如下质量份数的组分：锌粉40‑70份，乙二醇单丁醚15‑30份，水性环氧树脂固化剂10‑25份；本发明的高耐蚀、强附着力的石墨烯/水性环氧富锌涂料以氧化石墨烯作为前驱体，采用聚乙烯亚胺对其进行接枝还原，通过搅拌剪切作用，使得其均匀穿插结合到水性环氧树脂中，达到均一体系，进一步通过与混合了锌粉和乙二醇单丁醚的水性环氧树脂固化剂组份进行搅拌，得到了高耐蚀强附着力的防腐涂料。

技术领域

本发明涉及化妆品技术领域，尤其是涉及一种高耐蚀、强附着力的石墨烯/水性环氧富锌涂料及其制备方法。

背景技术

腐蚀是金属材料普遍存在的问题，它不仅会带来巨大的资源消耗，加剧环境污染，而且会因其结构破坏而造成人员安全问题，带来巨大的社会及经济损失。涂层是钢铁防腐蚀的重要手段之一。与常规涂层不同的是，富锌涂层即使发生轻微的机械损伤，还能为钢铁基体提供有效的阴极保护作用，因此被广泛应用于海洋、工业等各种重腐蚀环境中。其中水性富锌涂料由于涂覆过程中不排放有毒有害的废水和废气,具有良好的发展前景。为了保证富锌涂层能提供优异的阴极保护作用，涂层的干膜含锌量往往高达80wt％以上，以确保锌粉粒子实现彼此之间以及与金属基体间的电子传输回路。然而，高含量的锌粉会造成喷涂后涂层的孔隙增多、平整性差以及与金属基体的附着力减弱等缺点。

石墨烯是单原子层石墨片，具有由sp²杂化的碳原子密排而成的二维蜂窝状晶体结构。其光学、力学、电学和热学性能优异，且拥有大的比表面积和不可渗透性，因而被认为是代替部分锌粉，并能提高富锌涂层耐蚀性能的新型二维纳米材料。然而，由于石墨烯具有高比表面积，以及其层与层之间拥有较强的范德华力，使得其极易趋于团聚。此外，石墨烯作为惰性材料，与水性有机树脂的相容性有限，这都极大地限制石墨烯在水性有机富锌涂层中的应用。因此，改进石墨烯在水性有机树脂的相容性，实现石墨烯在树脂的均匀分散，对提升石墨烯对富锌涂层综合性能，特别是对提升锌粉粒子的阴极保护性能有着重大的实际效益。

发明内容

为了克服上述现有问题，本发明的目的是提供一种石墨烯/水性环氧富锌防腐涂料，其具有良好的稳定性能、高耐蚀性和强附着力等性能。

本发明的技术方案为：

一种高耐蚀、强附着力的石墨烯/水性环氧富锌涂料，由A组分和B组分组成，所述A组分包括如下质量份数的组分：改性石墨烯0.3-1.5份，去离子水5-25份，水性环氧树脂20-75份，基材润湿剂0.3-1份，其中，所述改性石墨烯为采用聚乙烯亚胺在碱性环境下接枝还原氧化石墨烯所得的聚合物接枝的氧化石墨烯，所述B组分包括如下质量份数的组分：锌粉40-70份，乙二醇单丁醚15-30份，水性环氧树脂固化剂10-25份。

一种高耐蚀、强附着力的石墨烯/水性环氧富锌涂料的制备方法，包括以下步骤：

(2)以质量份数计，将1-5份的氧化石墨烯分散在300-1000份去离子水中，调其pH至碱性，再加入3-12份聚乙烯亚胺，升温至60-80℃，搅拌反应2-6h，反应完毕后，使用去离子水抽滤，洗涤，干燥，得到聚乙烯亚胺接枝还原的氧化石墨烯即改性石墨烯；

(2)以质量份数计，取0.3-1.5份步骤(1)所得的改性石墨烯分散至5-25份去离子水中，与20-75份的水性环氧树脂和0.3-1份基材润湿剂进行搅拌混合，得到涂料A组份；

(3)以质量份数计，将40-70份的锌粉，15-30份的乙二醇单丁醚和10-25份的水性环氧树脂固化剂搅拌混合作为涂料B组份；最后将A，B组份搅拌混合分散均匀即可得到高耐蚀、强附着力的石墨烯/水性环氧富锌涂料。

优选地，所述氧化石墨烯为改进Hummers法所制备的单层或多层氧化石墨烯；氧化石墨烯表面含有大量的环氧基、羟基和羧基等含氧官能团；