[發明專利]一種薄層石墨烯水性漿料、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 201910271043.6
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109943128A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 劉立天;劉立明
• 申請（專利權）人: 蘇州格瑞豐納米科技有限公司
• 主分類號: C09D5/10
• 分類號: C09D5/10;C09D7/61
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發明公開了一種薄層石墨烯水性漿料、其制備方法及應用。所述薄層石墨烯水性漿料包含按照質量百分比計算的如下組分：薄層石墨烯1～10wt％、填料1～20wt％、功能助劑0.5～5wt％和余量的水。本發明制備了一種石墨烯在填料中分散均勻、存儲穩定與樹脂、填料兼容性好的薄層石墨烯水性漿料，其在與水性樹脂、乳液或其它填料混合過程中，因為填料阻隔使石墨烯很難再堆垛團聚，從而可提高薄層石墨烯在涂料中的分散效果和效率，使薄層石墨烯在涂料中充分分散和舒展，在低含量下，發揮出高效的屏蔽作用，工藝簡單、效率高，對現有基于水性涂料的涂層防腐性能方面具有重要的提升作用。

技術領域

本發明涉及一種摻入防腐涂料的薄層石墨烯水性漿料、其制備方法及應用，屬于納米技術和涂料領域。

背景技術

隨著經濟的高速發展，鋼鐵在各行各業的使用量快速增長，但是鋼材的耐腐蝕性差，必須采取防護措施，防止鋼材腐蝕生銹，才能確保鋼結構在設計使用期內的安全。鋼鐵的腐蝕問題也逐漸成為大家不得不關注的問題，我國每年腐蝕損失約2萬億，防腐涂料是作為保護層使用最多的涂料之一，按溶劑類型分為溶劑型、水性、無溶劑型。溶劑型防腐涂料在過去的幾十年因其性能優異、施工簡單、成本低是使用最廣泛的涂料。隨著政府對環保問題的重視，溶劑型涂料使用因含有大量的有毒重金屬和揮發性有機物質(VOC)，其發展受到越來越多的限制。水性防腐涂料因低污染、易凈化、無刺激等特點，是一種綠色環保的涂料，由于涂料中有機揮發物含量較低，成為了防腐涂料中重要的發展方向，近年來在防腐涂料領域中的應用呈上升趨勢。水性防腐涂料采用水為分散相，表面張力大，涂膜的成膜性一直不夠理想。但由于水自身表面張力大的特點，導致了水性防腐涂料的涂膜防腐性能總體上不及溶劑型防腐涂料。

石墨烯是單層碳原子以sp²雜化形成的蜂窩狀結構的二維納米材料，因具有高效阻隔性、導電性、導熱性、抗化學品腐蝕性、高溫穩定性等優異物理化學性能，添加到涂料中，在突破原有特種功能涂料技術局限，制備出更加高效的重防腐涂料具有重要的應用前景。國內外的研究均表明薄層石墨烯在使用量較小時就可依靠屏蔽作用在普通防腐中以及與鋅粉配合的導電作用在重防腐中發揮的防腐性能。但因石墨烯比表面積極大，在水溶液中難以潤濕分散，與樹脂的兼容性也較差，若不能實現在涂料中的良好分散，則無論是基于導電還是屏蔽，石墨烯的效果均難以發揮，而且因石墨烯的低表面能特性，易于向表面富集，導致涂層附著力下降，反而影響涂料性能。對于添加石墨烯粉體，薄層石墨烯片因為層間范德華力作用容易團聚很難分散，而且與樹脂的相容性差。對于石墨烯漿料，雖然漿料中石墨烯分散很好，但是添加到涂料中，與樹脂、填料混合過程中，還可能出現分散不均勻、團聚等的二次分散問題，給涂料的制備帶來不穩定的因素。另外，薄層石墨烯制備工藝多樣，層數、片徑、官能團等都影響了薄層石墨烯在涂料中的分散性和防腐效果。同時，單純依靠薄層石墨烯的防腐作用尚不能達到最佳的防腐效果。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種薄層石墨烯水性漿料及其制備方法，以克服現有技術的不足。

本發明的另一主要目的在于提供該薄層石墨烯水性漿料在制備防腐涂料中的應用。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種薄層石墨烯水性漿料，其包含按照質量百分比計算的如下組分：薄層石墨烯1～10wt％、填料1～20wt％、功能助劑0.5～5wt％和余量的水。

進一步地，所述薄層石墨烯水性漿料的粘度為1000～10000mPas。

進一步地，所述薄層石墨烯的尺寸為0.1～50μm，厚度為1～20層，電導率不低于10⁵S/m，純度大于97％。

本發明實施例還提供了前述薄層石墨烯水性漿料的制備方法，其包括：將薄層石墨烯、填料、水和功能助劑均勻混合，之后進行研磨或高壓均質，獲得所述薄層石墨烯水性漿料。