一种水性石墨烯防腐粉末涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水性石墨烯防腐粉末涂料，以质量百分比计，其原料包括：水性环氧固化剂20～46；颜填料20～40；助剂1～6；去离子水10～36；石墨烯0.5～5；环氧树脂20～40；活性稀释剂1～6。本发明专利技术还公开了其制备方法，包括如下步骤：取一份水性环氧固化剂与去离子水、抑泡剂、润湿分散剂和石墨烯加到调漆缸中搅拌混合均匀；加入适量颜填料，先高速搅拌，再经砂磨机研磨；在搅拌状态下向其中加入一份水性环氧固化剂，搅拌均匀；再加入消泡剂及流平剂，搅拌均匀，过滤、包装得到甲组分；取适量环氧树脂和活性稀释剂相混合，搅拌均匀，再过滤、包装得到乙组分。本发明专利技术使用安全、健康、环保，可提供持久稳定的防腐作用，并能抑制腐蚀的扩散。

【技术实现步骤摘要】
一种水性石墨烯防腐粉末涂料及其制备方法
本专利技术涉及涂料组合物领域，尤其涉及一种基于环氧树脂的水性石墨烯防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
腐蚀是金属、混凝土、木材等物体受周围环境介质的化学作用或电化学作用而损坏的现象。根据相关统计，全世界每年因腐蚀造成的经济损失约为7000亿-10000亿美元，约是地震、水灾、台风等自然灾害造成经济损失总和的6倍。在我国，每年由于腐蚀造成的损失约为8000亿元，占GDP的3％左右。长期以来，人们一直采用多种技术，减缓腐蚀发生的速度。目前，最主要的几种防腐涂料，主要为环氧类、聚氨酯类和富锌底漆类涂料。其中环氧类防腐涂料具有优异的附着力、优良的力学性能、良好的抗碱性和耐化学介质腐蚀性、固体组分含量高等优点，但是漆膜初期硬度高，柔韧性差，沥青类和铬酸盐类的环氧防腐漆，对环境具有很大的破坏性，同时危害人类健康。聚氨酯涂料具有附着力强、耐水、耐油、耐溶剂、耐腐蚀、弹性好、强度高、耐低温、涂膜光亮、坚硬、柔韧、丰满、耐磨和耐划伤的优点，但其保光保色性差，有较大的刺激性和毒性，稳定性差和施工麻烦等不足。富锌底漆类涂料具有屏蔽作业、电化学防护作用、涂膜自修复和钝化作用，但防腐性能是以牺牲锌粉为代价，且在焊接时会产生大量氧化锌雾气，危害作业人员生命健康。2015年8月12日，天津塘沽危险品爆炸事件发生后，全国对危险化学品厂家、仓库、运输更加严格，同样也更进一步加速了水性漆市场的发展，同时，通过新《环保法》，“消费税”，“排污税”，以及相应城市出台为了治理PM2.5禁止油性油漆的生产和使用，同样可以看出，国家间接的大力度的支持和鼓励水性漆、无溶剂涂料的发展。但是水性漆目前即使在很大程度上仍然比不上油性漆所带来的性能和效果，比如防腐体系的环氧防腐底漆，水性环氧防腐漆的防腐性能远不如油性环氧防腐漆，如何突破这一水性防腐性差的难点，还需更深入的研究。《水性环氧防腐涂料的研制》(钟鸥等，现代涂料与涂装，2010年8月第13卷第8期第4-6页)一文中公开了一种水性环氧防腐涂料及其制备方法，其具有耐腐蚀性和耐化学品性优异、漆膜收缩小、硬度高等优点，但其在实际使用中也有不足之处，具体为，一旦在涂覆的金属表面出现刮痕，则该刮痕所产生的锈迹和腐蚀则会较快的扩散到其他涂料覆盖区，即其不能有效抑制腐蚀的扩散。石墨烯是近些年新发现的由单层碳原子紧密堆积成的具有二维片层结构的一种碳质新材料，以其独特的性能吸引了世界各国科学家的关注，除了在电子、储能等领域外，石墨烯在防腐领域也大有可以为。石墨烯具有优异的电性能和高的径厚比(＞200)以及薄的片层结构(＜1nm)，因此可以设想具有比目前常用的云母粉、铝粉、玻璃薄片等具有更优良的物理防腐作用。因此如果将聚苯胺负载在石墨烯表面并将其作为填料将同时提供优良物理防腐和化学防腐，从而显著提高涂料的防腐性能。首先，石墨烯具有稳定的杂化结构，使其能在活性介质与金属间形成物理阻隔层，阻止了扩散渗透的进行；其次，石墨烯也拥有良好的化学稳定性和热稳定性，无论是在腐蚀性的气体、液体环境中或高温条件下均能保持稳定；最后，石墨烯有优异的机械性能，有着其他涂料所不具备的耐刮擦性和高强度。中国专利申请文件(申请号CN201210066163.0)公布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，其中所述防腐涂料的组分包括：成膜物质20-90；聚苯胺与石墨烯复合材料0.1-20；颜料1-10；填料1-10；防流挂剂0.1-3；分散剂0.1-4；流平剂0.01-2；消泡剂0.01-2；溶剂1-50，其中溶剂为甲苯、二甲苯、丁醇、丁酮或环己酮等有机溶剂。其所制得的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铬等重金属的使用。但其缺点在于，由于其采用的是有机溶剂，因此所得涂料为油性涂料，其所用的有机溶剂均具有一定毒性，易挥发，极易对人体健康造成损害；且该有机溶剂大多易燃，因此这种油性涂料也存在极大的安全隐患。中国专利CN102702959A公布了一种改进的耐高温金属防腐涂料，按质量百分比含量由以下组分组成：GHNK耐高温粘结剂30-40份，聚苯胺/石墨烯复合材料为15-20份，着色颜料为15-20份，超细滑石粉为5-10份，超细云母粉为5-10份，高岭土为5-10份，SN-612流平剂为0.2-0.5份，润湿剂X-405为0.3-0.5份，二甲基乙醇胺为0.1-0.3份，防腐剂981为0.1-0.3份，GHP101增稠剂为0.5-1份，磷酸三丁酯为0.1-0.3份，水为4-13份。该专利技术制得的涂料具有较好的防水防腐蚀性、耐高温、耐碱性、耐候性、耐擦洗性和耐人工老化等优点，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铬等重金属的使用。但是其主要成分聚苯胺和石墨烯复合材料的制备工艺复杂，且其中主要利用的是聚苯胺高导电性、原料便宜、易于合成等特性，但研究表明聚苯胺和石墨烯并没有相互促进的防腐作用，聚苯胺和石墨烯并没有实现其真正的作用。在众多涂料品种中环氧树脂在防腐涂料中占据重要地位，是被广泛作为金属防腐用的一种涂层材料，具有优异的粘结力、耐化学药品、耐腐蚀和耐水性能，其产量日增，新品种相继出现，是极有发展前途的涂料品种，通过添加不同的填料和调整固化剂的品种，可以制成性能各异的环氧树脂防腐涂料，适用于不同场合的防腐需要，达到良好的保护效果。
技术实现思路
针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种水性石墨烯防腐粉末涂料及其制备方法，其不仅使用安全、更加环保，且能够提供更加持久、稳定的防腐作用，可有效抑制金属腐蚀的扩散。为实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种水性石墨烯防腐粉末涂料，以质量百分比计，其原料包括以下组分：甲组分：水性环氧固化剂20～46；颜填料20～40；助剂1～6；去离子水10～36；石墨烯0.5～5；乙组分：环氧树脂20～40；活性稀释剂1～6。进一步地，所述颜填料中的颜料包括无机颜料或其水性色浆，所述填料包括硫酸钡、滑石粉或云母粉。进一步地，所述石墨烯包括本征态石墨烯、氧化石墨烯、改性的功能化石墨烯中的一种或几种组合；改性的功能化石墨烯是表面含氨基、疏基或类似功能基团的石墨烯。进一步地，所述助剂包括抑泡剂、消泡剂、流平剂、脱气剂、分散剂、改性剂、增韧剂、抗氧化剂、促进剂、松散剂或紫外光吸收剂中的一种或多种组合。进一步地，所述水性环氧固化剂为WC-200水性环氧固化剂(60％)。进一步地，以质量百分比计，所述水性石墨烯防腐粉末涂料的原料包括以下组分：甲组分：WC-200水性环氧固化剂(60％)22～30；颜填料25～30；抑泡剂0.2～0.5；润湿分散剂0.4～0.8；消泡剂0.2～0.5；流平剂0.4～0.8；去离子水18～25；石墨烯1～2；乙组分：环氧树脂(100％)21～23；活性稀释剂1.5～3。进一步地，以质量百分比计，所述水性石墨烯防腐粉末涂料的原料包括以下组分：甲组分：WC-200水性环氧固化剂(60％)22；颜填料28；抑泡剂0.4；润湿分散剂0.6；消泡剂0.5；流平剂0.6；去离子水23；石墨烯1；乙组分：环氧树脂(100％)22；活性稀释剂1.9。本专利技术还公开了上述一种水性石墨烯防腐粉末涂料的制备方法，其包括如下步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性石墨烯防腐粉末涂料，其特征在于，以质量百分比计，其原料包括以下组分：甲组分：水性环氧固化剂20～46；颜填料20～40；助剂1～6；去离子水10～36；石墨烯0.5～5；乙组分：环氧树脂20～40；活性稀释剂1～6。

【技术特征摘要】
1.一种水性石墨烯防腐粉末涂料，其特征在于，以质量百分比计，其原料包括以下组分：甲组分：水性环氧固化剂20～46；颜填料20～40；助剂1～6；去离子水10～36；石墨烯0.5～5；乙组分：环氧树脂20～40；活性稀释剂1～6。2.如权利要求1所述的一种水性石墨烯防腐粉末涂料，其特征在于：所述颜填料中的颜料包括无机颜料或其水性色浆，所述填料包括硫酸钡、滑石粉或云母粉。3.如权利要求1所述的一种水性石墨烯防腐粉末涂料，其特征在于：所述石墨烯包括本征态石墨烯、氧化石墨烯、改性的功能化石墨烯中的一种或几种组合。4.如权利要求1所述的一种水性石墨烯防腐粉末涂料，其特征在于：所述助剂包括抑泡剂、消泡剂、流平剂、脱气剂、分散剂、改性剂、增韧剂、抗氧化剂、促进剂、松散剂或紫外光吸收剂中的一种或多种组合。5.如权利要求4所述的一种水性石墨烯防腐粉末涂料，其特征在于：所述水性环氧固化剂为WC-200水性环氧固化剂(60％)。6.如权利要求5所述的一种水性石墨烯防腐粉末涂料，其特征在于：以质量百分比计，其原料包括以下组分：甲组分：WC-200水性环氧固化剂(60％)22～30；颜填料25～30；抑泡剂0.2～0.5；润湿分散剂0.4～0.8；消泡剂0.2～0.5；流平剂0.4～0.8；去离子水18～25；石墨烯1～2；乙组分：环氧树脂(100％)21～23；活性稀释剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨婷婷，周丽，孙荣武，
申请(专利权)人：重庆中领环保产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50