本发明属于石墨烯复合水性涂料制备方法领域，具体涉及一种go-ta/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一种go-ta/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，有效地提高了石墨烯的水分散性，此外制备了go-ta/水性环氧复合涂料。为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。
一种go-ta/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，然后得到go-ta分散体，制备过程示意图如附图1所示。
（3）go-ta/水性环氧复合涂层的制备。
称取基料、go-ta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go-ta/水性环氧复合涂料的制备方法，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分散体稳定性好，静置30d未见溶液分层。
（3）该制备过程中，将go-ta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分散体制备过程示意图。
图2为go-ta分散体溶液静置30天的分散照片。
图3为ta、石墨烯和go-ta杂化化合物的紫外-可见光谱。
图4为石墨烯和go-ta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。
图5为纯水性树脂涂层nyquist谱图。
图6为0.5%go-ta/水性复合涂层的nyquist谱图。
图7为0.7%go-ta/水性复合涂层的nyquist谱图。
图8为1%go-ta/水性复合涂层的nyquist谱图。
具体实施方式。
实施例1。
一种go-ta/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，然后得到go-ta分散体。
（3）石墨烯水性环氧复合涂料的制备
称取基料、go-ta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%。
实验例2。
分别将0.5%、0.7%、1.0%go-ta分散体和水性环氧树脂混合，超声分散1h，分别制备出0.5%go-ta/水性环氧涂料、0.7%go-ta/水性环氧涂料和1%go-ta/水性环氧涂料，然后分别将其移入喷枪中均匀喷涂在已喷砂和焊接的基体钢片（p110）上，涂层的喷涂在基体钢片喷砂处理完成后的1小时内进行，喷涂完成后，带有涂层的钢片在常温下固化2天，得到试样涂层，以纯水性环氧树脂作为对照。
（1）采用静置的方法观察go-ta分散体溶液的稳定性能。结果见附图2，从图中可以观察到，未经改性的go材料在水溶液中2-3h就完全沉降，而go-ta分散体溶液静置30天后未见沉降，分散较均匀，说明go-ta分散体稳定性较好，单宁酸充分的改善的石墨烯在水溶液中的分散性能。
（2）采用紫外-可见光计验证单宁酸（ta）与石墨烯（go）相互作用机理。结果如图3所示，从图中可以看出，ta在278nm和210nm处显示出两个特征峰，对应于苯单元的π-π跃迁和苯醌对醌类的n-π跃迁，而在go/ta配合物的情况下，苯环的π-π跃迁峰从278nm移到274nm，这直接表明ta分子与石墨烯基面之间的π-π相互作用。
（3）采用jeoljem-2100高分辨率透射电子显微镜（hr-tem）观察石墨烯和go-ta杂化材料的形貌，结果见附图4，从图4(a、b)中可以看到，纯石墨烯片显示了一种半透明的皱褶表面。在ta处理之后，如图4(c、d)所示，石墨烯表面均匀覆盖了一层单宁酸，并且石墨烯片层结构完整未被破坏，结果表明，ta通过强π-π共轭和范德华力的相互作用包覆石墨烯片。
（4）采用cs310电化学工作站对石墨烯水性复合涂层的耐蚀性进行了测量，结果见附图4-8；图中显示了纯水性环氧树脂涂层和0.5%、0.7%、1%go-ta/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，涂层已破坏，所以无法继续浸泡20天；从阻抗半径图中可以看出，0.5%、0.7%、1%go-ta/水性环氧涂层阻抗半径远远大于纯水性环氧树脂涂层，说明go-ta分散体溶液的加入能够提高涂层的防腐蚀性能。此外，在涂层浸泡20天后，0.5%、1%go-ta/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/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，说明go-ta分散体溶液在0.7%时为最佳添加量。