[發明專利]改性氧化石墨烯水性防腐涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110177920.0
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112778878B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 劉軍;楠頂;李東升;董俊慧;劉景順;白亮
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學;內蒙古大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D5/08;C09C1/46;C09C3/08
• 代理公司: 四平國泰知識產權代理事務所(普通合伙) 22213
• 代理人: 韓富剛

本發明涉及一種改性氧化石墨烯水性防腐涂料及其制備方法，氧化石墨烯能在水性環氧樹脂涂料中均勻分散的問題，是由氧化石墨烯水溶液與2,5?二氨基苯磺酸水溶液混合在80℃下恒溫加熱并攪拌制成的2,5?二氨基苯磺酸改性氧化石墨烯水溶液加入到水性環氧樹脂乳液與水性環氧固化劑混合攪拌至均勻的水性環氧樹脂涂料中混合攪拌至均勻制成的。所述氧化石墨烯水溶液是氧化石墨烯與超純水的水溶液，氧化石墨烯與超純水的重量比為0.25:50。所述2,5?二氨基苯磺酸水溶液是2,5?二氨基苯磺酸與超純水的水溶液，2,5?二氨基苯磺酸與超純水的重量比為0.2:200。具有氧化石墨烯能在水性環氧樹脂涂料中均勻分散，延長腐蝕介質擴散到金屬基底的時間，進而提高涂層的耐蝕性能的優點。

技術領域

本發明涉及一種水性防腐涂料，特別是涉及一種改性氧化石墨烯水性防腐涂料及其制備方法。

背景技術

金屬基底與所處環境中的腐蝕介質（如水分子、氧氣分子、氯離子等）發生化學或電化學作用所引起基材損壞的現象。金屬腐蝕不僅給國家和企業帶來了巨大經濟損失，而且也污染人類的居住環境，更為嚴重的是金屬腐蝕可能會造成重大的安全事故。因此，降低金屬腐蝕帶來的損失和危害，對金屬材料進行耐腐蝕研究具有重要意義。

目前金屬防腐常用的措施有：陰極保護技術與涂層防護技術。涂層防腐技術由于選擇性寬、可用范圍廣等優點，是現階段應用最為普遍的方法。由于我國在涂料領域中廣泛使用溶劑型涂料，而溶劑型涂料中存在的大量揮發性有機化合物（VOC）是空氣中VOC最主要的來源。這些以氣體狀態存在于空氣中的VOC對人體的呼吸系統危害極大。隨著世界上各個國家對環保要求的日益迫切，開發環保型的涂料已經變得越來越重要。

水性環氧樹脂涂料因為其低VOC、資源豐富、成本低等優點被越來越多地用來代替溶劑型涂料，然而由于傳統水性環氧樹脂涂料的防腐性能遜于溶劑型涂料，所以導致水性環氧樹脂涂料在許多領域的應用受到諸多限制。

近年來，納米材料在涂料中的研究應用使得涂料的綜合性能有了很大的改觀。其中，石墨烯及其衍生物在涂料中的應用引起了越來越多科研人員的重視。Hao將石墨烯添加到環氧樹脂中制備復合涂層，研究了復合涂層的彎曲性能、耐磨和耐蝕性能，結果表明，添加石墨烯后復合涂層的柔韌性、耐磨和耐蝕性都得到了有效的改善。Gu等通過苯胺三聚體衍生物與石墨烯之間形成π-π鍵，提高石墨烯在水中的分散性，進而制備了水性環氧復合涂層，結果表明，與純水性環氧涂層比較，復合涂層的防腐性能得到明顯改善。氧化石墨烯（GO）是一種結構類似于石墨烯（Graphene）的二維片狀納米材料，與石墨烯不同的是，氧化石墨烯表面和邊緣上含有豐富的含氧官能團，將其添加到水性環氧樹脂涂料中可以提高涂層的物理阻隔性，從而延緩腐蝕介質擴散至基底表面。但是由于氧化石墨烯易團聚的缺點使其在涂料中的防腐效果不盡如人意。因此，制備出能夠在涂料中均勻分散的氧化石墨烯變得至關重要。

為了提高氧化石墨烯在涂料中的分散性，越來越多的研究者開始利用氧化石墨烯的含氧官能團作反應活性位點，對其進行接枝改性，并將改性氧化石墨烯當作防腐填料添加到涂料中制備復合涂層，進而提高所制備涂層的防腐性能。

Sepideh等利用APTES對氧化石墨烯進行改性制備復合材料，將復合材料以不同比例添加到環氧樹脂涂料中并研究其耐蝕性能。

Zhang等通過非共價鍵π-π相互作用制備了穩定分散的PVP-rGO液體，再將PVP-rGO與水性環氧樹脂涂料均勻混合制備復合涂層，并詳細研究了復合涂層的耐蝕性能。結果顯示，與純水性環氧樹脂涂層相比，添加了PVP-rGO的復合涂層在防腐蝕性能上有了很大的改善。

Ramezanzadeh等以對苯二胺為改性劑制備了氨基功能化的氧化石墨烯（FGO），然后利用濕轉移法將改性后的氧化石墨烯添加到環氧樹脂中。發現改性后的氧化石墨烯可以較好地分散到環氧樹脂中。