一种改性石墨烯水性防腐涂料及其制备方法与流程

本发明涉及防腐涂料，特别涉及一种改性石墨烯水性防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、钢材腐蚀是钢材和周围环境发生化学或电化学反应而造成的一种破坏侵蚀，腐蚀不仅消耗资源，还会造成基础设施和工业设备因结构受损不能正常运作，并且有可能造成重大事故和灾害。保护钢材减缓腐蚀应用最广泛、最有效、成本最低的方法是涂覆防腐涂料形成涂层进行保护。目前，油性防腐涂料中含有大量的挥发性有机物，对人体和环境会造成巨大的伤害。环保的水性防腐涂料成为了研究的热点。

2、石墨烯具有耐化学性、热稳定性以及物理阻隔性，将其添加至涂料中可以有效的防止气液体的渗入，使其在防腐领域具有广阔的前景。但是石墨烯在涂料中的分散性问题一直很难解决，良好的分散能够增强涂料的防腐性能，如果分散较差反而破坏了原有涂层的完整性，反而会加快腐蚀速率，因此石墨烯往往需要进行改性处理。cn107805442a公开了一种石墨烯改性水性防腐涂料及其制备方法，通过化学连接的方式将石墨烯添加到丙烯酸乳液中，提高了石墨烯在涂料体系中的分散性及与其他基料的相容性，改变了氧化石墨烯因其片层结构破坏严重、防腐性能大幅度下降的弊端。cn115637095a公开了一种改性石墨烯水性防腐涂料及其制备方法，使用十八烷基胺和硅烷共改性氧化石墨烯，显著提高了涂层的附着性以及抗盐、抗酸雾性能。

3、因此，将石墨烯进行合理的改性处理再添加到水性涂料体系中能有效提高涂料的综合性能。同时针对现有的水性涂料的附着性以及耐腐蚀性仍不够高，有必要提供新型的改性石墨烯水性防腐涂料。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种改性石墨烯水性防腐涂料，以质量份计包括，

2、80～120份水性环氧树脂、1～3份改性石墨烯、10～30份固化剂、20～30份填料、1～2份流平剂、0.5～1份消泡剂、0.5～1份分散剂；

3、所述改性石墨烯为表面活性剂修饰氟掺杂石墨烯或表面活性剂修饰氧化镍@氟掺杂石墨烯。

4、氟掺杂石墨烯在碳骨架中掺杂了氟元素，已经被一些研究认为具有低表面能以及更好的阻隔性，相对于石墨烯可能具有更好抗腐蚀性能。但与石墨烯相比，氟掺杂石墨烯在涂料领域的研究较少。使用表面活性剂对氟掺杂石墨烯进行处理可以进一步降低表面能，提高其在涂料体系中的分散性能。目前也有一些研究认为金属氧化物纳米颗粒添加到涂料体系中，在钢材的腐蚀初期，释放的金属离子可以与早期的腐蚀产物形成稳定的屏障，阻止腐蚀的进一步进行。利用水热反应可以将金属纳米颗粒形成在氟掺杂石墨烯表面，并使用表面活性处理，这样的方案罕有报道，有必要研究这样的方法的腐蚀机制。

5、进一步地，所述表面活性剂修饰氧化镍@氟掺杂石墨烯的制备方法以质量份计为，

6、将0.5～1份可溶性镍盐、1～3份氟掺杂石墨烯、200～500份水搅拌混合，随后置于160～200℃进行水热反应，结束后收集不溶物，置于200～350℃煅烧得到氧化镍@氟掺杂石墨烯；

7、将1～3份氧化镍@氟掺杂石墨烯、0.2～0.5份表面活性剂、100～300份水搅拌混合1～3h，收集不溶物得到表面活性剂修饰氧化镍@氟掺杂石墨烯。

8、进一步地，所述表面活性剂修饰氟掺杂石墨烯的制备方法以质量份计为，

9、将1～3份氟掺杂石墨烯、0.2～0.5份表面活性剂、100～300份水搅拌混合1～3h，收集不溶物得到表面活性剂修饰氟掺杂石墨烯。

10、进一步地，所述氟掺杂石墨烯的制备方法为，

11、将石墨烯置于氟气与保护气的氛围中，在300～500℃煅烧1～3h，得到氟掺杂石墨烯。

12、进一步地，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐、十六烷基二甲基溴化铵中的至少一种。

13、进一步地，所述填料为325～2000目的钛白粉、氧化锌、硫酸钡中的至少一种。

14、进一步地，所述流平剂为改性聚醚硅氧烷型流平剂。

15、进一步地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。

16、进一步地，所述分散剂为含酸性基团共聚物的烷羟基铵盐、聚羧酸钠盐、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钠中的至少一种。

17、本发明也提供了上述的改性石墨烯水性防腐涂料的制备方法，包括，

18、将水性环氧树脂、改性石墨烯搅拌混合，随后加入固化剂、填料、流平剂、消泡剂、分散剂继续搅拌混合得到改性石墨烯水性防腐涂料。

19、相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

20、本发明使用氟掺杂石墨烯作为物理屏障，表面活性剂的存在增强了氟掺杂石墨烯在涂料体系中的分散性，进一步地，纳米结构氧化镍原位形成在氟掺杂石墨烯表面，在钢材的腐蚀初期可以形成更稳定的保护层，提高了涂料的防腐性能和机械性能，防止钢材被深度腐蚀。

技术特征：

1.一种改性石墨烯水性防腐涂料，其特征在于，以质量份计包括，

2.根据权利要求1所述的改性石墨烯水性防腐涂料，其特征在于，所述表面活性剂修饰氧化镍@氟掺杂石墨烯的制备方法以质量份计为，

3.根据权利要求1所述的改性石墨烯水性防腐涂料，其特征在于，所述表面活性剂修饰氟掺杂石墨烯的制备方法以质量份计为，

4.根据权利要求2或3所述的改性石墨烯水性防腐涂料，其特征在于，所述氟掺杂石墨烯的制备方法为，

5.根据权利要求2或3所述的改性石墨烯水性防腐涂料，其特征在于，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐、十六烷基二甲基溴化铵中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的改性石墨烯水性防腐涂料，其特征在于，所述填料为325～2000目的钛白粉、氧化锌、硫酸钡中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的改性石墨烯水性防腐涂料，其特征在于，所述流平剂为改性聚醚硅氧烷型流平剂。

8.根据权利要求1所述的改性石墨烯水性防腐涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。

9.根据权利要求1所述的改性石墨烯水性防腐涂料，其特征在于，所述分散剂为含酸性基团共聚物的烷羟基铵盐、聚羧酸钠盐、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钠中的至少一种。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的改性石墨烯水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括，

技术总结本发明公开了一种改性石墨烯水性防腐涂料及其制备方法，所述防腐涂料以质量份计包括，80～120份水性环氧树脂、1～3份改性石墨烯、10～30份固化剂、20～30份填料、1～2份流平剂、0.5～1份消泡剂、0.5～1份分散剂；所述改性石墨烯为表面活性剂修饰氟掺杂石墨烯或表面活性剂修饰氧化镍@氟掺杂石墨烯。本发明使用氟掺杂石墨烯作为物理屏障，表面活性剂的存在增强了氟掺杂石墨烯在涂料体系中的分散性，进一步地，纳米结构氧化镍原位形成在氟掺杂石墨烯表面，在钢材的腐蚀初期可以形成更稳定的保护层，提高了涂料的防腐性能和机械性能。技术研发人员：梁又绿,曾超,梁的,汪海涛,伍小军受保护的技术使用者：浙江鱼童新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4