纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涂料技术，尤其涉及一种纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，每年全世界约有30%的钢铁锈蚀，10%的钢铁变成无用的铁锈，每年因腐蚀 造成的经济损失高达7000亿美元。金属腐蚀不仅给人类带来经济上的损失，而且不利于自 然资源和环境的保护，有时甚至危及人身安全。为了防止和减缓腐蚀，在生产实践和科学实 验中开发了许多防腐蚀方法。其中以涂料保护最为方便、经济，因而获得了广泛的应用。
[0003] 中国专利CN1456705(公开日2003.11.19)公开了一种耐腐蚀涂层钢轨生产工艺， 将钢轨前处理后，在钢轨表面喷涂富锌涂料，使钢轨适应较恶劣的环境。
[0004] 现有环氧富锌涂料存在问题：1、由于锌粉的相对密度大(7.14)，在环氧树脂中极 易沉底;2、作为车间底漆使用时，易产生锌的气雾，影响操作人员的身体健康，因此需开发 低锌型的环氧富锌涂料，但低锌型的环氧涂料与富锌型的环氧涂料相比的耐蚀性有所降 低。
[0005] 中国专利CN102604533A公开了一种基于聚苯胺与石墨烯复合材料的防腐涂料及 制备方法。该发明的防腐涂料，可以实现金属基材的钝化和缓蚀，同时避免了可以导致环境 污染的锌等重金属的使用，而且制备简单、成本低、易于工业化批量生产。但CN102604533A 所述的防腐涂料中，通过复杂的石墨烯的添加方法改善石墨烯的分散效果具有局限性。
[0006] 本发明是利用在水中预处理的纳米氧化石墨烯具有完全剥离的结构，并且在水性 环氧乳液中能稳定均匀的存在，氧化石墨烯成细小的片层，分散更均匀，对提高水性环氧富 锌涂料的水性环氧富锌涂料、抗介质渗透性、力学性能，热性能更有利。此外我们选用水性 环氧乳液，以水作溶剂，节省大量资源;水性涂料消除了施工时火灾危险性;降低了对大气 污染;同时也改善了作业环境条件。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了克服现有氧化石墨烯涂料的一些缺点和不足，采用简便经济 的方式得到的纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料。所获得的纳米氧化石墨烯改 性双组分水性环氧防腐涂料具有贮存稳定性好，不易沉底，而且减少锌的含量，降低重金属 对环境的污染及其对人类健康的潜在威胁，同时利用石墨烯大幅提高防腐性能。
[0008] 本发明的技术方案为:纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料由以下两组 分A和B构成组分A与组分B的配比为100:1~100:80;
[0009] 按重量份数计，组分A包括以下组分和含量： 氧化石墨烯预分散衆 0,05~5; 水性环氧乳液 10~50; 活性防锈颜料 1~2〇; 锌粉 40 80
[0010] 填料 5~30; 分散剂 0.3~2, 消泡剂 0.2~2; 防沉剂 0.1~2,
[0011] 按重量份数计，组分B包括以下组分和含量：
[0012] 固化剂 20~100;
[0013]去离子水 0~75;
[0014]所述的氧化石墨烯为经处理的氧化石墨烯，其粒径为500~20000目。
[0015] 本发明还提供了纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料的制备方法：
[0016] 1)氧化石墨烯预分散浆制备：将氧化石墨烯配制成20~80%的水溶液，同时按照 质量比加入1~5%分散剂和10~50%水性环氧乳液，使用高速分散机研磨至500~20000目 的颗粒，得到氧化石墨烯预分散浆；
[0017] 2)氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料的组分A制备:将上述氧化石墨烯预 分散浆与水性环氧乳液、活性防锈颜料、锌粉、填料、分散剂、消泡剂、防层剂等按照配比加 入高速分散设备，高速分散并经研磨设备研磨至细度达到35微米以下，得到氧化石墨烯改 性双组分水性环氧防腐涂料的A组分；
[0018] 3)氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料的组分B制备:氧化石墨烯改性双组 分水性环氧防腐涂料的组分B制备:按重量份数计，将20~100份的固化剂和0~75份的去离 子水混合稀释即得到氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料B组分；
[0019] 4)将组分B加入组分A中，组分A与组分B的配比为100:1~100:80,固化形成氧化石 墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料。
[0020] 本发明利用在水中预处理的纳米氧化石墨烯具有完全剥离的结构，并且在水性环 氧乳液中能稳定均一的存在，氧化石墨烯成细小的片层，分散更均匀，对提高水性环氧富锌 涂料的水性环氧富锌涂料、抗介质渗透性、力学性能，热性能更有利。本发明采用2组份包 装，容易控制配比；现场混合不会产生粉尘，环保，对人体无害;现场混合容易，只需要简单 搅拌即可混合均匀，提高了施工效率;此外，本发明的底漆以水性环氧分散体为主要基料， 乳液机械稳定性好，可与颜料一同研磨，减少了作为分散介质的水和亲水性的分散剂、润湿 剂的用量;提高了涂料的固体份，改善了涂料的防腐性能:选用水性环氧乳液，以水作溶剂， 节省大量资源;水性涂料消除了施工时火灾危险性;降低了对大气污染;改善了作业环境条 件。本发明的纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料具有无毒、不燃、施工方便，干 燥快，漆膜机械强度高、附着力强、防腐性能优异，涂料贮存稳定性好等优点。该涂料在火 车、汽车、船舶、桥梁、管道、集装箱、贮罐等设施中钢铁材料的大气中防腐蚀方面有很好的 适用性。
【附图说明】
[0021] 图1为盐雾试验对比图片，其中（a)为普通水性环氧防腐涂料，（b)为纳米氧化石墨 烯改性双组分水性环氧防腐涂料。
【具体实施方式】
[0022] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合本发明的具体 实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但 是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本 发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0023]下面为具体实施例部分。
[0024]实施例1
[0025] -种纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料，首先将氧化石墨烯配制成 20 %的水溶液，同时加入1 %分散剂和10 %双酚A型水性环氧树脂乳液，使用高速分散剂研 磨至1000目的颗粒，得到氧化石墨烯预分散浆。下面按重量比例，将氧化石墨烯预分散浆 0.1、双酚A型水性环氧树脂乳液20、磷酸锌1、三聚磷酸铝5、500目片状锌粉70、水性膨润土 2、云母粉10、分散剂0.5、消泡剂0.3、防沉剂0.2搅拌均匀，高速分散并经研磨设备研磨至细 度达到35微米以下，得到氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料的A组分。同时将40份聚 酰胺改性环氧固化剂用60份去离子水稀释即得到氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂 料B组分。测组分A和B的中控指标，合格后包装。将组分B按照1:2加入组分A中，在40°C固化 8h，形成纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料。
[0026] 实施例2
[0027] -种纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料，首先将氧化石墨烯配制成 30 %的水溶液，同时加入2 %分散剂和20 %双酚F型水性环氧树脂乳液，使用高速分散剂研 磨至500目的颗粒，得到氧化石墨烯预分散浆。下面按重量比例，将氧化石墨烯预分散浆1、 双酚F型水性环氧树脂乳液20、磷酸锌2、三聚磷酸铝3、1000目球状锌粉60、水性膨润土1、轻 质碳酸钙7、分散剂0.5、消泡剂0.4、防沉剂0.2搅拌均匀，高速分散并经研磨设备研磨至细 度达到35微米以下，得到氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料的A组分。同时将60份聚 酰胺改性环氧固化剂用40份去离子水稀释即得到氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂 料B组分。测组分A和B的中控指标，合格后包装。将组分B按照1:1加入组分A中，在28°C固化 l〇h，形成纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料。
[0028]实施例3
[0029] -种纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料，首先将氧化石墨烯配制成 40 %的水溶液，同时加入1 %分散剂和5 %双酚F型水性环氧树脂乳液，使用高速分散剂研磨 至2000目的颗粒，得到氧化石墨烯预分散浆。下面按重量比例，将氧化石墨烯预分散浆5、双 酸A型水性环氧树脂乳液10、三聚磷酸铝5、2000目片状锌粉70、煅烧高岭土2、云母粉8、分散 剂0.4、消泡剂0.4、羟基纤维素0.4搅拌均匀，高速分散并经研磨设备研磨至细度达到35微 米以下，得到氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料的A组分。同时将60份脂肪胺改性环 氧固化剂用40份去离子水稀释即得到氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料B组分。测 组分A和B的中控指标，合格后包装。将组分B按照1:1加入组分A中，在30°C固化24h，形成纳 米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料。
[0030] 实施例4
[0031] -种纳米氧化石墨烯改性双组分水性环氧防腐涂料，首先将氧化石墨烯配制成 50 %的水溶液，同时加入5 %分散剂和50 %高纯度二聚酸改性的环氧树脂乳液，使用高速分 散剂研