[發(fā)明專利]一種表面改性石墨烯水性環(huán)氧樹脂防腐涂料的制備方法

有效

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• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110157299B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任朋成
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺恒諾新材料有限公司
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D5/08;C09D7/62
• 代理公司: 煙臺上禾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37234
• 代理人: 劉志毅

本發(fā)明公開了一種表面改性石墨烯水性環(huán)氧樹脂防腐涂料的制備方法，包括制備氧化石墨粉末，制備多層石墨粉末，制備改性石墨烯粉末，制備表面改性石墨烯金屬鹽溶液，制備含改性石墨烯的水溶性醇酸樹脂，制備表面改性石墨烯水性環(huán)氧樹脂以及制備雙組份防腐涂料。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的表面改性石墨烯水性環(huán)氧樹脂防腐涂料內(nèi)石墨穩(wěn)定的sp2雜化結(jié)構(gòu)附著于基材表面，使其能在基材與活性介質(zhì)間形成物理阻隔層，阻止擴散滲透的進(jìn)行，防止水分子、氧氣、氯離子等腐蝕性因子的滲入，使涂料具有很好的耐候性、耐久性、保光性和保色性，不易粉化、泛黃，裝飾性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)氧樹脂防腐涂料，尤其涉及一種表面改性石墨烯水性環(huán)氧樹脂防腐涂料的制備方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂涂料還有大量的有機溶劑，有機溶劑具有易燃、易爆、毒性和危害環(huán)境，使得傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂涂料高污染高風(fēng)險；水性環(huán)氧樹脂涂料具有無毒、不燃、不污染環(huán)境、節(jié)省能源等優(yōu)點。但是，水性環(huán)氧樹脂在許多性能如耐化學(xué)品性、耐磨性、硬度、耐水性等不如溶劑型環(huán)氧樹脂涂料。

石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的新型單層片狀結(jié)構(gòu)的二維(2D)層狀材料，是由C原子以sp2雜化軌道組成的六角型呈蜂巢狀晶格的平面薄膜。每個晶格內(nèi)有3個σ鍵，連接十分緊密，形成穩(wěn)定的正六邊形結(jié)構(gòu)，而垂直于晶面方向的π鍵在其導(dǎo)電導(dǎo)熱過程中起到了重要的作用。

獨特的結(jié)構(gòu)使石墨烯在防腐防磨領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力。首先，石墨烯穩(wěn)定的sp2雜化結(jié)構(gòu)使其能在金屬與活性介質(zhì)間形成物理阻隔層，阻止擴散滲透的進(jìn)行；其次，石墨烯具有很好的熱穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定性，不論在高溫條件下，還是在有腐蝕或者氧化性的氣體、液體環(huán)境中均能保持穩(wěn)定。另外，石墨烯良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能對金屬服役環(huán)境提供了有利的條件。石墨烯還是目前為止最薄的材料，其對基材的影響可以忽略不計；同時還兼具很高的強度和良好的摩擦學(xué)性能，不僅能提高導(dǎo)電性或耐煙霧性，還能進(jìn)一步降低涂層厚度，增強對基材的附著力，提高涂料的耐磨性。能增強防腐材料的韌性、附著力、耐水性、硬度等物理化學(xué)性能。

但是石墨烯的共軛結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其與水、有機溶劑及聚合物的相容性較差，當(dāng)加入量太少時，涂料的的硬度和耐磨性改善不明顯；當(dāng)石墨烯加入量過多時，石墨烯在涂料中容易造成團(tuán)聚形成孔洞，造成缺陷，這不僅沒有使性能得到改善，反而給水分子、氧氣、氯離子等腐蝕因子進(jìn)入涂層滲入到基底提供了通道，加速了基底的腐蝕，因而其在涂料領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有現(xiàn)有水性環(huán)氧樹脂涂料防腐效果差的問題，提供一種表面改性石墨烯水性環(huán)氧樹脂防腐涂料的制備方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種表面改性石墨烯水性環(huán)氧樹脂防腐涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)制備氧化石墨粉末：將10g研磨好的石墨粉浸入200ml濃硝酸中，0℃下浸泡1-2h，降溫至-15℃，加入1ml濃磷酸和40g高鐵酸鉀，-10℃-60℃反應(yīng)0.5-24h后離心分離，將濾餅用去離子水洗滌至洗液pH為6-7，置于真空干燥箱中，60℃-70℃干燥4-6h，制得氧化石墨粉末；

2)制備多層石墨粉末：將氧化石墨粉末在含有NaBH₄和CaCl₂的溶液中浸泡8-10h后過濾，將濾餅用去離子水洗滌后在干燥箱內(nèi)60℃干燥6h，得多層石墨粉末；

3)制備改性石墨烯粉末：將步驟2)所得多層石墨粉末常溫下在水合肼中浸泡8-10h，浸泡完畢后過濾，濾餅用去離子水洗滌后在干燥箱中60℃干燥4h，制得含有羧基和羥基的改性石墨烯粉末；

4)制備表面改性石墨烯金屬鹽溶液：將步驟3)所得含有羥基和羧基的改性石墨烯粉末充分研磨后，加至去離子超純水中，在30℃-80℃下攪拌1-2h，加入金屬鹽，攪勻，用KOH溶液調(diào)至PH值≥8，50℃-100℃攪拌0.5h，冷卻、過濾制得表面改性石墨烯金屬鹽溶液；