本发明涉及环保型水性涂料的制备技术，尤其涉及一种石墨烯-纳米碳纤维共混水性防锈涂料。
背景技术：
钢铁制品在大气环境中极易腐蚀，全世界每年因腐蚀而损失的钢铁数量十分巨大，为了解决或减轻钢铁制品的腐蚀，常采用各种防腐措施，一种防腐措施就是在钢铁表面覆盖防护层以隔绝空气和钢铁的直接接触。钢铁制品在覆盖防护层前必须要将表面的铁锈清除，目前的除锈方法主要有机械法和化学法两大类。机械法如人工敲铲，打磨，喷砂等，缺点是劳动强度大，效率低，粉尘污染严重，且受到构件形状的限制，如边、棱角、凹角、及细管内径的锈就难以清除干净；利用除锈剂的化学法是目前在工业上应用最广泛的方法，目前国内外有关的钢铁除锈剂的产品种类繁多，钢铁除锈剂通常是各种酸液，而且以硫酸和盐酸成分为主，存在的问题是，硫酸对氧化皮的溶解能力差，而且需要在高温下进行，容易产生氢脆现象，酸洗后的钢铁表面状态不理想。
现有的水性涂料存在的主要缺点是与金属表面的结合力弱、耐候性差、力学性能差。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，提供一种附着力强、物理化学性能均优的水性涂料，本发明提供以下技术方案：
一种石墨烯-纳米碳纤维共混水性防锈涂料，由以质量份数计的以下成分组成：纳米改性丙烯酸乳液34-48份、苯丙乳液20-25份、去离子水36-48份、附着力促进剂0.5-0.7份、氧化石墨烯1.3-1.9份、纳米碳纤维2.6-3.1份、二酐10-12份、聚合物基有机-无机纳米复合材料4.0-4.8份、分散剂0.8-1.1份、润湿剂0.05-0.11份、催化剂0.08-0.20份、改性胺固化剂3.0-4.0份、成膜剂0.7-0.9份。
本发明采用氧化石墨烯与纳米碳纤维的共混体系代替传统的纤维素，能够显著提高涂料的综合机械性能、基体附着力；并加入聚合物基有机-无机纳米复合材料，其与氧化石墨烯相互配合能够大大增强涂料的防腐防锈性能；所述改性胺固化剂与纳米碳纤维相互配合则能够提高整个涂料体系的稳定性。
进一步的，所述聚合物基有机-无机纳米复合材料为采用插层法制备的聚酰胺-钠基蒙脱土纳米复合材料，钠基蒙脱土具有亲水性，特别适合于本发明的水性涂料中。
进一步的，所述纳米碳纤维的直径为100-250nm、长度为10-25μm，纳米碳纤维的长度直接影响涂料的机械性能与稳定性，试验表明上述规格范围内的纳米碳纤维与涂料体系的配合最佳。
进一步的，所述二酐为苯四酸二酐，特别有利于提高涂料的耐热性及力学性能。
进一步的，所述分散剂为超高分子量聚二甲基硅氧烷，其具有优异的耐候性和化学稳定性。
进一步的，所述润湿剂为多元醇型表面活性剂，耐酸碱性好，化学性质稳定。
进一步的，所述催化剂为由1-2份三丁胺、0.4-0.6份三亚乙基二胺的乙二醇溶液和0.2-0.3份的辛酸亚锡组成的混合物。
本发明的有益效果在于：具有极为优异的防锈、防腐、防污性能，且与基体附着力强，能直接施用于任何金属表面，使金属与外界的空气、水及腐蚀介质隔绝，从而达到防锈、防腐蚀的的。
具体实施方式
实施例1、
一种石墨烯-纳米碳纤维共混水性防锈涂料，由以质量份数计的以下成分组成：纳米改性丙烯酸乳液41份、苯丙乳液22.5份、去离子水42份、附着力促进剂0.6份、氧化石墨烯1.6份、纳米碳纤维2.8份、苯四酸二酐11份、聚酰胺-钠基蒙脱土纳米复合材料4.4份、超高分子量聚二甲基硅氧烷0.95份、多元醇型表面活性剂0.08份、催化剂0.14份、改性胺固化剂3.5份、成膜剂0.8份。
所述纳米碳纤维的直径为175nm、长度为17.5μm。
催化剂为由1.5份三丁胺、0.5份三亚乙基二胺的乙二醇溶液和0.25份的辛酸亚锡组成的混合物。
实施例2、
一种石墨烯-纳米碳纤维共混水性防锈涂料，由以质量份数计的以下成分组成：纳米改性丙烯酸乳液34份、苯丙乳液20份、去离子水36份、附着力促进剂0.5份、氧化石墨烯1.3份、纳米碳纤维2.6份、苯四酸二酐10份、聚酰胺-钠基蒙脱土纳米复合材料4.0份、超高分子量聚二甲基硅氧烷0.8份、多元醇型表面活性剂0.05份、催化剂0.08份、改性胺固化剂3.0份、成膜剂0.7份。
所述纳米碳纤维的直径为175nm、长度为17.5μm。
催化剂为由1.5份三丁胺、0.5份三亚乙基二胺的乙二醇溶液和0.25份的辛酸亚锡组成的混合物。
实施例3、
一种石墨烯-纳米碳纤维共混水性防锈涂料，由以质量份数计的以下成分组成：纳米改性丙烯酸乳液48份、苯丙乳液25份、去离子水48份、附着力促进剂0.7份、氧化石墨烯1.9份、纳米碳纤维3.1份、苯四酸二酐12份、聚酰胺-钠基蒙脱土纳米复合材料4.8份、超高分子量聚二甲基硅氧烷1.1份、多元醇型表面活性剂0.11份、催化剂0.20份、改性胺固化剂4.0份、成膜剂0.9份。
所述纳米碳纤维的直径为175nm、长度为17.5μm。
所述催化剂为由1.5份三丁胺、0.5份三亚乙基二胺的乙二醇溶液和0.25份的辛酸亚锡组成的混合物。
上述三种实施例的涂料性能指标实测如下：
分析上表可知，本发明的三种实施例的机械性能和化学稳定性均十分优异，其中实施例1的防锈性能、耐酸碱性能为最优；且经过检测，本发明的实施例的涂料中均为检出可溶性铅、镉、铬、汞等重金属物质。
以上述依据本发明理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。