本发明属于改性石墨烯水性复合涂料制备方法领域，具体涉及一种go-takh560/水性环氧复合涂料的制备方法及应用。
背景技术：
近年来，由于环境保护的要求，水性高分子涂料在腐蚀科学领域受到越来越多的关注和广泛应用；然而，水性涂料与有机涂料相比，其耐蚀性较差，限制了其在防腐领域的应用，石墨烯是一种很有前途的二维（2d）纳米碳材料，由于其独特的结构和优异的电子、机械和阻隔性能，引起了人们的广泛兴趣，但是由于石墨烯（go）疏水性强，在水性环氧树脂中难以分散；而单宁酸（ta）是一种食品级天然交联剂，存在于许多植物中；单宁酸结构中含有大量的苯基和羟基，能够和石墨烯之间形成π-π非共价键，作为插层剂将石墨烯有效的剥离开来，使得石墨烯均匀分散于水溶液中；均匀分散的片层结构石墨能够有效的阻隔了腐蚀介质进入基材。
技术实现要素：
本发明针对石墨烯和水性涂料的研究提供了go-ta-kh560/水性环氧复合涂料的制备方法，并开拓了改性石墨烯材料在防腐涂层领域的应用。该过程通过简单的超声波处理，将单宁酸（ta）与石墨烯结合，通过单宁酸（ta）与石墨烯之间形成π-π非共价键作用，通过非共价键连接石墨烯和单宁酸（ta），在石墨烯表面形成羟基活性基团，然后用kh560进行改性，制备了go-ta-kh560/水性环氧复合涂料以增强环氧树脂与石墨烯的相互作用，进一步增强了复合涂层的耐蚀性。
一种改性石墨烯水性环氧复合涂料的制备方法，包括以下步骤。
（1）基料的制备。
称取水性环氧树脂、固化剂混合，搅拌至溶液均匀，得到均匀混合的基料。
（2）go-ta-kh560分散体的制备。
在250ml的烧杯中加入100ml去离子水中和0.05g单宁酸（ta），超声振荡20min。然后，在超声振动（600w）下加入0.1g石墨烯并分散在上述单宁酸溶液中1小时，得到ta插层石墨烯分散体，最后通过高速离心机（1000r/min—1500r/min）除去混合溶液中未反应的石墨烯和单宁酸，然后将go-ta-kh560分散体转移到三口烧瓶中，将0.05gγ-（2,3-环氧丙基）丙基三甲氧基硅烷（kh560）也加入烧瓶中，在85°c下搅拌6h，实验结束后采用离心法处理混合溶液，得到go-th-kh560分散体。
（3）go-ta-kh560/水性环氧复合涂层的制备。
称取基料、go-ta-kh560分散溶液混合，搅拌形成均匀分散体系，然后将均匀分散体系移入喷枪中，高压喷涂表面经喷砂处理过的长方形钢片，喷涂完成后，常温固化2天，得到改性石墨烯水性环氧复合涂层。
进一步地，步骤（1）中环氧树脂、固化剂质量比为4:1。
进一步地，步骤（3）中基料占均匀分散体系总重量的99-99.5%。
本发明提供的一种改性石墨烯水性环氧复合涂料的制备，具有以下有益效果。
（1）该制备过程简单可行，成本低，适用于工业化生产。
（2）本发明制备的go-ta-kh560分散体稳定性好，静置30d后未见溶液分层。
（3）该制备过程中，将go-ta-kh560分散体与水性环氧树脂结合，制备出的涂层耐腐蚀性远优于传统水性涂料。
附图说明
图1为go-ta-kh560分散体溶液静置30天的分散照片。
图2为ta、石墨烯、go-ta和go-ta-kh560杂化化合物的紫外-可见光谱。
图3为石墨烯、go-ta和go-ta-kh560杂化物的透射电镜图（tem）；其中（a）、（b）为石墨烯形貌图；（c）、（d）为go-ta杂化物形貌图；（e）、（f）为go-ta-kh560杂化物形貌图。
图4为纯水性树脂涂层nyquist谱图。
图5为0.5%go-ta、go-ta-kh560/水性复合涂层浸泡10day和20day的nyquist谱图。
图6为0.7%go-ta、go-ta-kh560/水性复合涂层10day和20day的nyquist谱图。
图7为1%go-ta、go-ta-kh560/水性复合涂层10day和20day的nyquist谱图。
具体实施方式
实施例1
一种改性石墨烯水性环氧复合涂料的制备方法，包括以下步骤。
（1）基料的制备
称取水性环氧树脂、固化剂混合，搅拌至溶液均匀，得到均匀混合的基料。
（2）go-ta-kh560分散体的制备。
在250ml的烧杯中加入100ml去离子水中和0.05g单宁酸（ta），超声振荡20min。然后，在超声振动（600w）下加入0.1g石墨烯并分散在上述单宁酸溶液中1小时，得到ta插层石墨烯分散体，最后通过高速离心机（1000r/min—1500r/min）除去混合溶液中未反应的石墨烯和单宁酸，然后将go-ta-kh560分散体转移到三口烧瓶中，将0.05gγ-（2,3-环氧丙基）丙基三甲氧基硅烷（kh560）也加入烧瓶中，在85°c下搅拌6h，实验结束后采用离心法处理混合溶液，得到go-th-kh560分散体。
（3）go-ta-kh560/水性环氧复合涂层的制备
称取基料、go-ta-kh560分散溶液混合，搅拌形成均匀分散体系，然后将均匀分散体系移入喷枪中，高压喷涂表面经喷砂处理过的长方形钢片，喷涂完成后，常温固化2天，得到改性石墨烯水性环氧复合涂层。
进一步地，步骤（1）中环氧树脂、固化剂质量比为4:1。
进一步地，步骤（3）中基料占均匀分散体系总重量的99-99.5%。
测量，结果见附图4-7；图中显示了纯水性环氧树脂涂层、0.5%、0.7%、1%go-ta/水性环氧涂层和0.5%、0.7%、1%go-ta-kh560/水性环氧涂层在3.5%nacl盐水中浸泡10天及20天后的nyquist图，从图4中可以看出，涂层浸泡10天后，纯水性环氧涂层已破坏，所以无法继续浸泡20天；从图5-7阻抗半径图中可以看出，go-ta、go-ta-kh560/水性环氧复合涂层阻抗半径远远大于纯水性环氧树脂涂层，说明go-ta、go-ta-kh560分散体溶液的加入均能够提高涂层的防腐蚀性能。而且go-ta-kh560/水性环氧复合涂层阻抗半径远大于go-ta/水性环氧复合涂层，说明go-ta-kh560与水性环氧树脂的结合力优于go-ta杂化材料；此外，在涂层浸泡20天后，0.5%、1%go-ta、go-ta-kh560/水性环氧涂层均已受到破坏，图中曲线呈现直线趋势，只有0.7%go-ta、go-ta-kh560/水性环氧涂层测试曲线呈现半圆状，说明涂层仍然具备较好抗腐蚀性能，说go-ta-kh560分散体溶液在0.7%时为最佳添加量。