[發(fā)明專利]一種改性氧化石墨烯、水性防腐涂料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111101474.1
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN113755036B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐二軍;孫文惠;袁淼;呼娜;潘曉東;李靜;劉少杰;郭曉峰;褚曉萌;邢旭騰
• 申請（專利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C09C1/46
• 分類號(hào): C09C1/46;C09C3/10;C09C3/08;C09D5/08;C09D7/20;C09D163/00
• 代理公司: 河北國維致遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 13137
• 代理人: 龐玉凈

本發(fā)明涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開一種改性氧化石墨烯、水性防腐涂料及其制備方法。所述改性氧化石墨烯，包括如下質(zhì)量份數(shù)的各組分：氧化石墨烯：0.1份～0.4份，鹽酸多巴胺：0.1份～0.2份，三羥甲基氨基甲烷Tris緩沖劑：0.3份～0.6份，硅烷偶聯(lián)劑：0.05份～0.2份，硝酸鋅：0.1份～0.25份，pH調(diào)節(jié)劑：0.1份～0.3份和去離子水：50份～150份。本發(fā)明通過將聚多巴胺接枝在氧化石墨烯上，改善氧化石墨烯的團(tuán)聚現(xiàn)象，增強(qiáng)其分散性。將所述改性氧化石墨烯用于制備水性防腐涂料，當(dāng)涂層出現(xiàn)裂痕時(shí)鋅離子從改性氧化石墨烯中釋放出來，在裂痕處形成一層氧化膜，起到自修復(fù)作用，減少腐蝕電解質(zhì)的滲入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其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(shù)

隨著社會(huì)和科技的快速發(fā)展，對具有防護(hù)和裝飾功能的涂料需求量越來越大，而且隨著環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，VOC含量超低的綠色環(huán)保水性涂料已成為涂料行業(yè)的發(fā)展方向。水性環(huán)氧涂料因具有低毒性、低揮發(fā)性有機(jī)物、優(yōu)異的粘合力和耐化學(xué)性等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的關(guān)注，但是水性環(huán)氧涂料還存在耐久性差，涂層易受外力和老化作用而開裂、破損和失效，防腐效果不足等缺點(diǎn)。

石墨烯作為一種典型的2D材料，具有較高的導(dǎo)電性、良好的熱穩(wěn)定性、不滲透性以及優(yōu)異的阻隔性，在涂層中具有良好的物理屏蔽性和化學(xué)穩(wěn)定性，可應(yīng)用于制備水性環(huán)氧復(fù)合涂料。但是石墨烯的徑厚比很高，各片層之間存在很高的范德華力，且芳香環(huán)之間還存在π-π鍵作用，使得其容易發(fā)生團(tuán)聚，幾乎不能在水或有機(jī)溶劑中均勻分散，這會(huì)影響涂層中石墨烯作用的發(fā)揮。目前主要采用原位聚合法對石墨烯進(jìn)行改性，但是該制備工藝復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；此外采用改性劑對石墨烯改性后雖然能改善其分散性以及與基體界面的結(jié)合力，但是涂層防腐性能會(huì)明顯降低，且涂層出現(xiàn)裂痕時(shí)會(huì)加速腐蝕，不具備自修復(fù)功能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明提供一種改性氧化石墨烯、水性防腐涂料及其制備方法，以聚多巴胺和硅烷偶聯(lián)劑改性氧化石墨烯，改善氧化石墨烯的團(tuán)聚現(xiàn)象，增強(qiáng)氧化石墨烯的分散性及在水性環(huán)氧樹脂中的兼容性，提高水性防腐涂料的防腐性能。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例采用了如下的技術(shù)方案：

本申請第一方面提供一種改性氧化石墨烯，包括如下質(zhì)量份數(shù)的各組分：氧化石墨烯：0.1份～0.4份，鹽酸多巴胺：0.1份～0.2份，三羥甲基氨基甲烷Tris緩沖劑：0.3份～0.6份，硅烷偶聯(lián)劑：0.05份～0.2份，硝酸鋅：0.1份～0.25份，pH調(diào)節(jié)劑：0.1份～0.3份和去離子水：50份～150份，所述硅烷偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本申請?zhí)峁┑母男匝趸┚哂幸韵聝?yōu)勢：

本申請通過將聚多巴胺接枝在氧化石墨烯上，改善氧化石墨烯的團(tuán)聚現(xiàn)象，增強(qiáng)氧化石墨烯的分散性，進(jìn)而提高其在水性環(huán)氧樹脂中的兼容性，提高水性防腐涂料的防腐性能。

氧化石墨烯表面的環(huán)氧基、羧基和羥基為氧化石墨烯改性提供了接枝位點(diǎn)，多巴胺在Tris緩沖劑中發(fā)生分子內(nèi)環(huán)合形成含有聯(lián)苯二酚結(jié)構(gòu)的聚多巴胺，聚多巴胺中的兩個(gè)羥基基團(tuán)與硅烷偶聯(lián)劑中的硅氧鍵發(fā)生共價(jià)反應(yīng)，進(jìn)而在氧化石墨烯表面上形成以共價(jià)鍵形式的保護(hù)網(wǎng)，硝酸鋅中的鋅離子提供正電荷，在氧化石墨烯界面上與提供負(fù)電荷的游離的親水基團(tuán)通過氫鍵和π-π的相互作用附著于氧化石墨烯的表面上，最后形成中性的聚多巴胺改性氧化石墨烯負(fù)載鋅離子的納米復(fù)合填料。

將聚多巴胺改性氧化石墨烯負(fù)載鋅離子的納米復(fù)合填料加入到水性環(huán)氧樹脂中形成涂層，當(dāng)涂層出現(xiàn)裂痕時(shí)鋅離子從納米復(fù)合填料中釋放出來，在裂痕處形成一層氧化膜，減少了腐蝕電解質(zhì)的滲入，完成裂痕的修復(fù)，減少腐蝕電解質(zhì)的滲入，改善水性環(huán)氧樹脂易老化開裂的不足。

可選的，所述pH調(diào)節(jié)劑為碳酸氫鈉或磷酸二氫鈉。

可選的，所述鹽酸多巴胺與氧化石墨烯的質(zhì)量比為1:0.9～1.1。