一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料及其制备方法与流程

本发明涉及水性重防腐涂料，尤其是涉及一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、硅(si)、钛(ti)及其合金由于其优越的机械性能，具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，因而可被广泛的应用在防腐领域，由于其表面惰性以及其在纳米尺寸，其分散问题一直难以解决。

2、石墨烯(graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料[13]，石墨烯具有许多优异的性能，如硬度最高，其强度达到130gpa；弹性模量为1tpa；另外石墨烯的物理学性能也非常优越，如导电率高达6*105s/m，导热率为5000w/mk，表面积为2600m2/g，表面积较大的石墨烯和石墨烯衍生物具有良好的疏水性、耐化学性、稳定性和高机械强度，可作为防腐涂料中的良好添加剂。

3、但是现有技术中，关于纳米硅钛与碳的复合方式一种是通过物理剪切的方式，另一种则是通过高温复合；两种方式均存在一定的弊端，通过物理剪切的方式其复合的均匀程度很难得到保障，而高温的方式能耗高且不能量产。

4、为了解决硅、钛作为防腐材料时表面惰性以及其分散问题，以及对现有技术对于纳米硅钛和碳的复合方式改进，本发明提供一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料及其制备方法，以解决硅钛作为防腐材料时的分散问题，提出一种具有优异的防腐性能，附着力强、分散性能好的防腐涂层。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种石墨烯改性纳米硅钛水性防腐涂料，包括以下原料：

3、多胺螯合剂、氧化石墨烯、丙烯酸及其衍生物、ti(so4)2、本征态石墨烯、硅微粉、固化剂。

4、优选的，所述多胺螯合剂、所述ti(so4)2和所述硅微粉的质量数均为1-10质量份，所述本征态石墨烯的质量数为0.1-5质量份。

5、优选的，所述多胺螯合剂为edta和dtpa中的一种或多种。

6、优选的，所述氧化石墨烯是指c/o比小于0.8、层数为1-5层、片径大小为0.1-3μm的石墨烯；所述本征态石墨烯是指c/o比大于40、层数为1-10层、片径大小为0.1-5μm的石墨烯。

7、优选的，所述丙烯酸及其衍生物为丙烯酸、羟基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯中的一种或多种。

8、优选的，所述硅微粉的代销为0.1-1μm，纯度大于95％。

9、优选的，所述固化剂为水性固化剂，所述水性固化剂为水性甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂或水性tdi、hdi中的一种或多种。

10、一种石墨烯改性纳米硅钛水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

11、s1、制备氧化石墨烯改性的丙烯酸树脂：

12、s11、将1-10份的多胺螯合剂加入到质量分数为1-5％的氧化石墨烯水分散液中，搅拌10-30min，得到多氨基螯合剂改性氧化石墨烯；

13、s12、取1-20质量份的多氨基螯合剂改性氧化石墨烯的分散液，加入到丙烯酸及其衍生物单体中，搅拌10-30min，加入一定量的引发剂，得到氧化石墨烯改性丙烯酸树脂；

14、s2、制备石墨烯改性纳米硅钛复合填料；

15、取1-10质量份的ti(so4)2溶解于100份1mol/l的硫酸中，加入0.1-5质量份的本征态石墨烯、1-10质量分的硅微粉，用氨水调节ph至7后继续搅拌30-60min，然后利用去离子水洗涤、干燥后获得石墨烯改性纳米硅钛复合填料；

16、s3、制备石墨烯改性纳米硅钛水性防腐涂料；

17、取1-50质量份石墨烯改性纳米硅钛复合填料、20-50质量份的氧化石墨烯改性丙烯酸树脂、分散剂、流平剂、增稠剂、消泡剂、固化剂混合，在40-60℃条件下搅拌0.5-2h，获得石墨烯改性纳米硅钛水性防腐涂料。

18、优选的，所述s2中搅拌速率为100r/min，所述引发剂为过氧化物或偶氮类的引发剂。

19、优选的，所述分散剂为带苯环的表面活性剂，所述分散剂为质量分数为0.05-1％的聚苯乙烯硫磺钠；所述流平剂和消泡剂均为聚二甲基硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、氟改性丙烯酸醋中的一种或几种，其质量分数为0.1～1％；所述增稠剂为缔合型碱溶胀增稠剂或聚氨醋增稠剂中的一种或多种，其质量分数为0.1-2％；所述固化剂为水性氨基树脂类或水性异氰酸酯类固化剂，其质量分数为1％-10％。

20、因此，本发明采用上述一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料及其制备方法，具有以下有益效果：

21、(1)优异的防腐蚀性能：石墨烯做为二维材料，具有优异的防腐蚀性能，而石墨烯表面复合的纳米硅钛通过增加涂层的致密程度，且其本身也具有优异的防腐蚀性能，丙烯酸树脂与固化剂交联后涂层力学性能和防腐性能更加优越，从而较单独的石墨烯重防腐涂料，其耐腐蚀性能将进一步增强。

22、(2)优异的附着力：首先通过螯合物和金属基体的络合作用，将进一步增加涂层和基体的结合力，这样得到的涂层更加致密以及屏蔽作用更强，其次是当腐蚀介质导电腐蚀基体以后，失电子后的金属离子迅速被络合，阻止了被水穿透后进一步的腐蚀基材。

23、(3)优异的分散性及稳定性：本方案中将氧化石墨烯接枝到丙烯酸树脂上，既保障了涂料的亲水分散性能，同时利用氧化石墨烯分散石墨烯，使得石墨烯和氧化石墨烯都能在涂料具有优异的分散性能。

24、(4)优异的热导性能：本制备方法中的石墨烯一方面来自于丙烯酸树脂中，另外一部分来自于后加入，这样可以利用石墨烯接枝树脂对后加入的石墨烯进行有效的分散，从而可提升涂料的导热及防腐性能。

25、(5)优异的杀菌性能：由于氧化石墨烯的c＝o双键、ππ共轭等电子作用下，从而使得沁水涂层表面的抗菌作用进一步增强。

26、下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料，其特征在于，包括以下原料：

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料，其特征在于：所述多胺螯合剂、所述ti(so4)2和所述硅微粉的质量数均为1-10质量份，所述本征态石墨烯的质量数为0.1-5质量份。

3.根据权利要求2所述的一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料，其特征在于：所述多胺螯合剂为edta和dtpa中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料，其特征在于：所述氧化石墨烯是指c/o比小于0.8、层数为1-5层、片径大小为0.1-3μm的石墨烯；所述本征态石墨烯是指c/o比大于40、层数为1-10层、片径大小为0.1-5μm的石墨烯。

5.根据权利要求4所述的一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料，其特征在于：所述丙烯酸及其衍生物为丙烯酸、羟基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料，其特征在于：所述硅微粉的代销为0.1-1μm，纯度大于95％。

7.根据权利要求6所述的一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料，其特征在于：所述固化剂为水性固化剂，所述水性固化剂为水性甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂或水性tdi、hdi中的一种或多种。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的石墨烯改性纳米硅钛水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种石墨烯改性纳米硅钛水性防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述s2中搅拌速率为100r/min，所述引发剂为过氧化物或偶氮类的引发剂。

10.根据权利要求9所述的一种石墨烯改性纳米硅钛水性防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为带苯环的表面活性剂，所述分散剂为质量分数为0.05-1％的聚苯乙烯硫磺钠；所述流平剂和消泡剂均为聚二甲基硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、氟改性丙烯酸醋中的一种或几种，其质量分数为0.1～1％；所述增稠剂为缔合型碱溶胀增稠剂或聚氨醋增稠剂中的一种或多种，其质量分数为0.1-2％；所述固化剂为水性氨基树脂类或水性异氰酸酯类固化剂，其质量分数为1％-10％。

技术总结
本发明公开了一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料及其制备方法，属于水性重防腐涂料技术领域，包括以下原料：多胺螯合剂、氧化石墨烯、丙烯酸及其衍生物、Ti(SO4)2、本征态石墨烯、硅微粉，固化剂；利用上述材料制备防腐涂料其步骤为：S1、制备氧化石墨烯改性的丙烯酸树脂；S2、制备石墨烯改性纳米硅钛复合填料；S3、制备石墨烯改性纳米硅钛水性防腐涂料。本发明采用上述一种石墨烯改性纳米硅钛水性重防腐涂料及其制备方法，以解决硅钛作为防腐材料时的分散问题，提出一种具有优异的防腐性能，附着力强、分散性能好的防腐涂层。

技术研发人员：王鹏,颜琪,宁旭涛,陈振,康琼,张明
受保护的技术使用者：湖南湘中化工有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15