[發明專利]一種磺酸型石墨烯/聚氨酯-環氧樹脂復合防腐涂料的制備方法

在審

• 申請號: 202010528834.5
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111574918A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 韋鵬飛;劉錚
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D5/08;C08G18/63;C08F283/10;C08F220/20;C08F220/18;C08F220/14
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 常孟

本發明公開了一種磺酸型石墨烯/聚氨酯?環氧樹脂復合防腐涂料的制備方法，先制備得到氧化石墨烯，然后通過磺化得到磺酸型石墨烯，接著雙酚A型環氧樹脂與丙烯酸制備丙烯酸改性環氧樹脂中間體；再分別制備核相單體預乳化液和殼相單體預乳化液，將核相單體預乳化液和殼相單體預乳化液通過引發劑進行核殼反應聚合得到聚氨酯?環氧樹脂核殼乳液；最后，將聚氨酯?環氧樹脂核殼乳液與磺酸型石墨烯混合得到防腐涂料。本發明大幅提高了磺酸型石墨烯/聚氨酯?環氧樹脂復合防腐涂料的防腐性能，隨著磺酸型石墨烯含量的增大，涂層的腐蝕電位之間增大，腐蝕電流密度之間降低，使其表現了優異的金屬防腐能力。

技術領域

本發明屬于有機防腐涂料技術領域，特別是涉及一種磺酸型石墨烯/聚氨酯-環氧樹脂復合防腐涂料的制備方法。

背景技術

防腐涂料涂層一般是液態混合物通過空氣噴涂、浸涂、刷涂等方式在材料表面，經固化后形成的一層具有耐腐蝕性并能阻擋腐蝕介質的膜層。涂料涂層固化溫度低，操作施工簡單，成本低廉，防腐效果好，是較為理想的金屬表面防腐的方式。目前金屬材料的表面防腐涂料種類繁多，分為有機防護涂料和無機防護涂料兩種。無機防腐涂料主要以硅酸鹽或磷酸鹽化合物為粘結劑，加入各種顏料、助劑、固化劑等配制而成的涂料。有機防護涂料主要包括聚氨酯涂料、環氧樹脂涂料以及含氯乙烯類涂料等，相比于無機防護涂料，由于樹脂具有耐介質性能，高硬度以及優異的熱穩定性和化學穩定性能等特點，使其廣泛應用于金屬防腐涂料中。隨著環保意識以及環境要求的提高，一類環境友好型涂料已經成為了本行業的發展重點。特別是以聚氨酯或丙烯酸酯改性的環氧樹脂乳液，制備的復合體系不僅具有了環氧樹脂的高模量、高強度以及優異的防腐性能，還可以兼具復合組分的性能，比如高光澤度、耐候性以及高耐磨性等。

石墨烯材料由于其獨特的結構使得其具有很多優異的物化性能，包括突出的導熱導電性能，熱穩定性和化學穩定性，較高的柔韌性等，是復合材料優選的增強劑，特別在防護金屬表面腐蝕和氧化領域中。但是石墨烯主要以CVD、EPD等沉積轉移的方法為主，由于化學沉積和薄膜轉移法對設備要求較高，工藝十分復雜，也限制了石墨烯在水性防腐涂料中的開發。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，制備一種磺酸型石墨烯/聚氨酯-環氧樹脂復合防腐涂料的制備方法。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種磺酸型石墨烯/聚氨酯-環氧樹脂復合防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、取石墨烯和硝酸鈉置于在0℃冰水浴中的反應容器里，再加入濃硫酸攪拌至混合均勻，然后再逐步加入高錳酸鉀，滴加完畢后將反應容器轉移到恒溫水浴中，緩慢滴加去離子水進行反應，反應結束后加入過氧化氫水溶液，直至反應溶液變為亮黃色，然后置于離心管中離心至上清液pH為中性，去除下層的膠體進行真空干燥得到氧化石墨烯；

步驟二、先將氧化石墨烯溶解于去離子水中，然后將氨基聚醚磺酸鈉加入到氧化石墨烯的溶液中，使用氫氧化鈉調節體系pH至9～10，攪拌加熱反應，反應結束后降低體系溫度至室溫，過濾并用去離子水清洗至中性，然后加入硼氫化鈉和氨水加熱攪拌反應，反應結束后過濾并將過濾物進行真空干燥得到磺酸型石墨烯；

步驟三、取雙酚A型環氧樹脂和四丁基溴化銨于反應容器中，然后向反應容器中滴加丙烯酸，1小時內滴加完，并繼續保溫反應得到丙烯酸改性環氧樹脂中間體

步驟四、取甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸改性環氧樹脂中間體、甲基丙烯酸甲酯以及丙烯酸丁酯于不銹鋼容器中，然后加入溶解有OP-10的乳化劑水溶液，將其置于高速分散機中分散攪拌得到核相單體預乳化液；取羥基丙烯酸樹脂、二甲苯和六亞甲基二異氰酸酯于不銹鋼容器中，然后加入溶解有OP-10的乳化劑水溶液，將其置于高速分散機中分散攪拌得到殼相單體預乳化液；