一种高抗污水性环氧涂料及其制备方法与流程

本发明属于水性涂料，具体涉及一种高抗污水性环氧涂料及其制备方法。

背景技术：

1、传统防腐涂料大多为溶剂型涂料，含有大量的挥发性有机溶剂，在使用时会对环境和人体健康产生严重危害，为了减少溶剂型防腐涂料带来的一系列危害，以绿色环保的水性防腐涂料代替溶剂型防腐涂料成为新的发展方向，水性防腐涂料具有很少产生有毒物质，不会伤害人体，不污染环境等特点；目前，大多使用具有良好耐腐蚀性能和附着力的环氧树脂用作防腐涂料的基体，再通过添加防腐填料提高防腐涂料的防腐性能，防腐填料石墨烯因其良好的防腐性能逐渐成为近年来研究的热点，石墨烯具有独特的层状结构，加入涂料中后可以形成一个连续致密的阻隔层，保护基材不受外界的腐蚀，从而达到防腐的效果；但石墨烯在树脂中的分散性较差，容易发生团聚现象，其界面相容性差，严重降低了其防腐效果。

2、申请号为201910347265.1的专利公开了一种水性环氧富锌防腐涂料及其制备方法与应用，该防腐涂料包括按照质量百分比计算的如下组分：30wt％以下的边缘氧化及硼掺杂石墨烯分散液、10-25wt％水性环氧树脂、50-70wt％锌粉及0-5wt％功能助剂，通过采用边缘氧化及硼掺杂的石墨烯单独或与其它功能助剂组合的方式作为水性环氧富锌防腐涂料的防腐功能材料，但边缘氧化及硼掺杂的石墨烯的边缘引入羧基含氧官能团，增加了其亲水性能，影响了石墨烯的分散性，导致其对浆料成膜后涂层的防腐能力的提升具有一定的局限性；申请号202210848170.x为的专利公开了一种水性石墨烯防腐涂料的制备方法，水性石墨烯防腐涂料由以下重量份的原料组成：水性树脂45-60份、石墨烯分散液25-35份、云母粉5-10份、石棉粉3-5份、有机硅氧烷1-2份、固化剂0.5-1份、环氧树脂改性苯丙乳液10-20份、水镁石粉5-10份、有机膨润土2-3份、碳酸丙烯酯0.6-0.9份、分散剂1-2份；通过预先添加的有机膨润土与水性树脂混合均匀，对于改善后续加入的石墨烯分散液在体系中的分散作用并不明显；因此需要对石墨烯进行表面改性，以提高石墨烯在环氧树脂体系中的分散性，进而提高水性环氧涂料的防腐性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高抗污水性环氧涂料及其制备方法，该水性环氧涂料的制备方法简单，固化后能够形成致密的防护涂层，实干时间短，具有良好的附着力、硬度、耐冲击性及抗菌防霉性能，尤其防腐抗污性能优异，使用寿命长，适用于汽车、船舶、海上平台等多种领域。

2、本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

3、一种高抗污水性环氧涂料，包括以下重量份a组分和b组分：

4、a组分包括：水性环氧乳液60-80份；改性石墨烯10-20份；防锈颜料5-10份；分散剂0.5-1份；消泡剂0.4-0.6份；流平剂1-2份；水20-25份；所述水性环氧乳液为双酚a型环氧树脂乳液，固含量为40-50%；

5、b组分包括：水性环氧固化剂30-40份；防闪锈剂0.5-1份；助剂5-10份；水10-20份；所述助剂由丙二醇、胺基-改性剂组成；所述丙二醇、胺基-改性剂的质量比为1:0.2-0.4；

6、所述a组分、b组分的质量比为1:0.8-1；

7、进一步地，所述改性石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯加入到n,n-二甲基甲酰胺中，分散均匀，依次加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、n,n-二异丙基乙胺、1-羟基苯并三氮唑，搅拌均匀，升温至70-80℃，加入季铵盐-改性剂，继续反应8-10h，反应完成后，自然降至室温，过滤，滤渣依次用n,n-二甲基甲酰胺、水淋洗，干燥后得到改性氧化石墨烯，再经过氢碘酸还原得到改性石墨烯；所述氧化石墨烯、季铵盐-改性剂的质量比为1:2-3；所述季铵盐-改性剂、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、n,n-二异丙基乙胺、1-羟基苯并三氮唑的摩尔比为1:1.3-1.5:1.5-1.8:1.2-1.5。

8、改性氧化石墨烯的还原方法为：将改性氧化石墨烯加入到含30%质量百分数氢碘酸的水溶液中，分散均匀，升温至60-70℃，反应6-8h，反应完成后，自然降至室温，过滤，滤渣依次用水和乙醇淋洗，干燥后得到改性石墨烯；所述改性氧化石墨烯、氢碘酸的质量比为1:1.5-1.8。

9、进一步地，所述季铵盐-改性剂的制备方法为：

10、s1、将对硝基苯乙醇、乙二醇二缩水甘油醚、三乙胺加入到乙腈中，升温至70-80℃，反应3-4h，得到对硝基苯聚醚醇，化学结构式为：

11、；所述对硝基苯乙醇、乙二醇二缩水甘油醚、三乙胺的摩尔比为1:0.4-0.5:1.5-2.0；

12、s2、将对硝基苯聚醚醇、n,n'-羰基二咪唑加入到n,n-二甲基甲酰胺中，室温搅拌5-6h，加入13.4g对氯苯胺，升温至80-90℃，反应6-8h，得到硝基-改性剂，化学结构式为：

13、；所述对硝基苯聚醚醇、对氯苯胺、n,n'-羰基二咪唑的摩尔比为1:2.1-2.2:2.5-3。

14、s3、将硝基-改性剂、钯碳加入到甲醇、四氢呋喃的混合溶剂中，通入0.1 mpa氢气，室温反应10-12h，反应完成后，滤除钯碳，并依次用甲醇、四氢呋喃淋洗，滤液减压浓缩得到胺基-改性剂，化学结构式为：

15、；所述硝基-改性剂、钯碳的质量比为1:0.1-0.15；所述甲醇、四氢呋喃的体积比为1:0.5-1；

16、s4、将胺基-改性剂、十二烷基二甲基叔胺加入到二氧六环中，搅拌均匀后，放入微波反应器中，回流反应3-4h，得到季铵盐-改性剂，化学结构式为：

17、；所述胺基-改性剂、十二烷基二甲基叔胺的摩尔比为1:2.1-2.2。

18、本发明还提供了一种高抗污水性环氧涂料的制备方法，包括如下步骤：

19、（1）按a组分的重量配比，依次将分散剂、改性石墨烯、防锈颜料加入到水中，搅拌均匀后，加入水性环氧乳液、消泡剂、流平剂，混合均匀，得到a组分；

20、（2）按b组分的重量配比，将防闪锈剂、助剂、加入到水中，搅拌均匀后，加入水性环氧固化剂，混合均匀，得到b组分；

21、（3）将a组分、b组分按重量配比，搅拌混合均匀，得到水性环氧涂料。

22、本发明具有如下有益效果：

23、本发明通过氧化石墨烯表面的羧基与季铵盐-改性剂中的胺基反应加成反应，得到改性氧化石墨烯，再经过还原得到改性石墨烯，所制得的改性石墨烯表面接枝了含刚性苯环、长链季铵盐及聚醚短链的季铵盐-改性剂，具有良好分散作用的季铵盐-改性剂极大地提高了改性石墨烯在水性环氧乳液体系中的分散性能，防止因其团聚而造成水性环氧涂料综合性能下降的问题，本发明将改性石墨烯作为填料，加入到水性环氧涂料体系中，改性石墨烯能够充分分散至体系中，形成致密防护涂层，提升水性环氧涂料的防腐抗污、附着力、硬度、耐冲击性等性能，改性石墨烯表面的抗菌季铵盐及聚醚短链也极大地提升了水性环氧涂料的抗菌防霉性能。

24、本发明水性环氧涂料b组分中所采用的助剂为丙二醇、胺基-改性剂，胺基-改性剂为双苯胺类化合物，其结构中含有抗菌聚醚短链，使其能够与改性石墨烯共同作用，提高水性环氧涂料的抗菌防霉性能，结构中苯胺基团的存在使其也能够与水性环氧固化剂共同作用，促进水性环氧乳液固化，缩短实干时间，有助于涂料形成综合性能较好的防护涂层。

25、本发明所提供的水性环氧涂料的制备方法简单，固化后能够形成致密的防护涂层，实干时间短，具有良好的附着力、硬度、耐冲击性及抗菌防霉性能，尤其防腐抗污性能优异，使用寿命长，适用于汽车、船舶、海上平台等多种领域。