一种耐酸的石墨烯水性环氧地坪漆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐酸的石墨烯水性环氧地坪漆及其制备方法。该方法将石墨烯加入到水性环氧固化剂中，利用高速分散机将石墨烯均匀地分散在水性环氧固化剂中；所得均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂在频率为50‑100KHz的超声波清洗器进行超声处理，将部分团聚或者重叠的石墨烯在超声波清洗器中分散为单层的石墨烯；然后在水性环氧树脂中加入填料、分散剂、消泡剂、流平剂和均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂，搅拌得到含石墨烯的耐酸的水性环氧地坪漆；本发明专利技术显著的提高了水性环氧树脂的耐酸性，使水性环氧树脂能够被用于厂房车间、停车场、办公室等多种场合，尤其是一些对地坪涂料耐酸性能要求很高的药厂、化工厂等。

Acid resistant graphene waterborne epoxy floor paint and preparation method thereof

The invention discloses an acid resistant graphene waterborne epoxy floor paint and a preparation method thereof. In this method, graphene was added to waterborne epoxy curing agent, and graphene was evenly dispersed in waterborne epoxy curing agent by high-speed disperser; the evenly dispersed graphene waterborne epoxy curing agent was ultrasonic treated in ultrasonic cleaner with frequency of 50 100KHz, and some agglomerated or overlapped graphene was ultrasonic treated. The water-borne epoxy floor paint containing graphene is prepared by adding filler, dispersant, defoamer, leveling agent and evenly dispersed graphene water-borne epoxy curing agent into the water-borne epoxy resin and stirring to obtain the acid-resistant water-borne epoxy floor paint containing graphene. Waterborne epoxy resin can be used in workshop, parking lot, office and other occasions, especially in some pharmaceutical and chemical plants which require high acid resistance of floor coatings.

【技术实现步骤摘要】
一种耐酸的石墨烯水性环氧地坪漆及其制备方法
本专利技术涉及水性环氧地坪漆，特别是涉及一种耐酸的石墨烯水性环氧地坪漆的制备方法，属于水性涂料

技术介绍
环氧树脂是一类分子结构中含有两个或多个环氧基团的高分子有机化合物，环氧基团可位于分子链的末端、中间或呈环状结构，这些活泼的环氧基团，固化后可以使环氧树脂形成高度交联的网状结构；环氧树脂中还含有羟基、醚键、碳碳单键、苯环等，羟基和环氧基使固化物具有很强的内聚力和胶接力，醚键和羟基极性基团有助于提高固化物的浸润性和粘附性，醚键和碳碳单键使大分子具有柔韧性，苯环赋予聚合物耐热性和刚性，环氧树脂具有众多优异的性能，被广泛应用在涂料、胶黏剂、建筑、航天航空以及复合材料等领域。然而，环氧树脂大部分使用的是胺类固化剂如脂肪胺、聚酰胺和脂环胺等，这些胺类固化剂中含有碱性的胺基基团，环氧树脂和固化剂混合之后呈碱性，使得环氧树脂涂料容易受到酸性物质的腐蚀，耐酸性能相比于其它种类的树脂如聚氨酯树脂、丙烯酸树脂和醇酸树脂等差了许多，而且大多数达不到国标要求。市面上销售的环氧树脂E51和E44等，利用胺类固化剂进行固化得到的环氧树脂涂料，它们的耐酸时间只能达到10-24个小时，环氧树脂陶氏化学DER383和瀚森迈图EPIKOTE862等，利用胺类固化剂进行固化得到的环氧树脂涂料，它们的耐酸时间只能达到20-36小时，这些环氧树脂的耐酸时间都未达到国标要求的48小时，耐酸性能不佳。近年来，由于对环境保护的要求日益迫切和严格，不含有机溶剂(VOC-free)或低VOC、或不含HAP(有害空气污染物，Hazardousairpollutants)的系统成为新的方向。水性环氧树脂涂料的研制也变得非常活跃。水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系。水性环氧树脂涂料除了具有溶剂型环氧树脂涂料的诸多优点，如对众多底材具有极高的附着力，涂膜收缩小、硬度高、耐磨性好、电气绝缘性能优异等，还具有不含有机溶剂或挥发性有机化合物含量较低，不会造成空气污染，价格低廉、无气味、不燃，储存、运输和使用过程中的安全性也大为提高。水性环氧树脂含有亲水性的极性基团，如磺酸基、羧酸基、碱性基团胺基、非离子型基团聚醚等，它们在固化成膜后，水性环氧树脂容易受到化学药品的腐蚀，特别是酸性溶液或酸性物质的腐蚀。中国专利技术专利申请CN104140639A公布了一种石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法，利用Hummers法制备氧化石墨烯，将氧化石墨烯分散在乙醇溶液中与环氧树脂进行复配。氧化石墨烯的加入能够形成致密的物理隔绝层，同时提高环氧树脂漆膜的致密性，有利于提高环氧树脂的防腐蚀性能。然而，该方法利用Hummers法制备的氧化石墨烯过程复杂危险，时间成本高；制备出的氧化石墨烯中含有较多的亲水性的极性基团，如环氧基团、羟基基团、羧基基团等，亲水性的极性基团会降低涂膜的耐水性能和防腐蚀性能。地坪涂料最早是由德国于1934年专利技术，主要是由油料、树料、颜色、溶剂等制成，主要分为装饰性地坪漆、重防腐地坪漆、耐重载地坪漆等。地坪涂料要求具有耐磨、防渗、耐蚀、抗压、耐洗等性能，水性环氧树脂地坪漆因涂膜具有较好的物理机械性能，而且平整光洁、装饰性强，施工容易、污染少等特点日益受到现代工业地坪用户的青睐。中国专利技术专利申请CN101987908A公布了一种石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法，将石墨烯水溶液、环氧树脂、固化剂混合均匀，在高温下进行两次固化。制备石墨烯分散液时，石墨烯分散均匀，有利于石墨烯发挥优异的性能，石墨烯的加入可以增强环氧树脂的硬度和耐冲击性。但是，该方法固化温度高，分子的热运动加快，容易导致漆膜内石墨烯的团聚或沉降，降低石墨烯的性能，而且该方法操作复杂，所用环氧树脂具有大量有机溶剂，对环境产生污染。中国专利技术专利申请CN106497338A公布了氧化石墨烯改性水性环氧防腐漆，将单层氧化石墨烯、水性环氧树脂、防锈颜料、填料以及助剂进行复配，然后加入固化剂进行固化。石墨烯的加入，有利于提高环氧树脂的耐冲击性能和阻隔性能，防锈颜料可以提高了漆膜的致密性，起到了屏蔽作用和缓蚀作用。但是，该方法中使用单层氧化石墨烯含有亲水基团，复配得到的水性环氧防腐漆耐化学腐蚀性能较差，特别是接触到酸性溶液容易起泡，起皱脱落。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术的不足，提供一种制备简单、环境友好，耐酸性达到100小时以上的耐酸性水性环氧地坪漆及其制备方法。石墨稀(Graphene)是由碳原子经过sp2杂化组成的二维蜂窝状网络结构，是一种可以直接从石墨中剥离出来、由单层碳原子构成的面材料。石墨稀中碳原子的排列与石墨一样，都属于复式六角晶格结构。由于这些特殊的结构，使得石墨烯具有卓越的电学性能、力学性能、热学性能及其他独特的性能，如高电子迁移率(200000cm2V-1s-1)、高弹性模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)、高热导率(5000Wm-1K-1)；由于石墨烯平面内的六元芳香环的电子密度很高，足以排斥任何原子和气体分子，因此石墨烯具有优异的阻隔性能。鉴于以上石墨烯优异的性能，将石墨烯加入到水性环氧树脂涂料中，可以显著的提高水性环氧树脂涂料的硬度，耐冲击性和耐化学腐蚀性能等，特别是提高化学改性的水性环氧树脂的耐酸性，具有极其重要的应用价值。但现有技术对石墨烯在环氧树脂中的应用存在无法克服团聚的问题，也没有认识到石墨烯上的亲水基团带来的影响，对石墨烯如何形成有效的稳定屏蔽层认识不足，尤其是对这几方面因素的协同认识不足，导致现有技术无法制备真正耐酸性强的地坪漆。本专利技术一方面使用的石墨烯水溶液分散均匀，利用高速搅拌和超声处理，将石墨烯均匀分散在水性环氧固化剂中，水性环氧固化剂含有胺基基团，胺基中孤对电子和石墨烯上的大π键形成p-π共轭，这种电子共轭效应可以显著提高石墨烯在水性环氧固化剂中的稳定性；另一方面本专利技术选用分散剂为科盈化学KYC-913、科盈化学KYC-9366、德国毕克化学BYK-P104、德国毕克化学BYK-P104S、SAN5040的一种或者两种；这些分散剂分子在石墨烯片层中间稳定存在，也可以降低石墨烯团聚和下沉的趋势，有利于石墨烯在水性环氧涂料的分散和稳定。本专利技术石墨烯在水性环氧涂料中分散均匀，固化成膜后，石墨烯在水性环氧涂料漆膜中紧密连接，形成致密的物理隔绝层，增强腐蚀介质渗透的迷宫效应，减缓了水、空气、酸碱盐等腐蚀介质在涂层中的扩散速率，石墨烯优异的屏蔽作用和迷宫效应可以显著的提高水性环氧树脂的耐酸性和硬度，耐酸时间远远超过国标要求的48小时，使水性环氧树脂能够被用于厂房车间、停车场、办公室等多种场合，尤其是一些对地坪涂料耐酸性能要求很高的药厂、化工厂等。本专利技术分散剂不同于涂料领域分散剂主要是防止颜填料等颗粒的沉降和凝聚的作用。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种耐酸的石墨烯水性环氧地坪漆的制备方法，包括如下步骤：1)均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂的制备：以质量份数计，将0.1-1.5份石墨烯加入到30-50份水性环氧固化剂中，利用高速分散机将石墨烯均匀地分散在水性环氧固化剂中；所得均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂在频率为50-100KHz的超声波清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐酸的石墨烯水性环氧地坪漆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂的制备：以质量份数计，将0.1‑1.5份石墨烯加入到30‑50份水性环氧固化剂中，利用高速分散机将石墨烯均匀地分散在水性环氧固化剂中；所得均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂在频率为50‑100KHz的超声波清洗器进行超声处理，将部分团聚或者重叠的石墨烯在超声波清洗器中分散为单层的石墨烯；2)含石墨烯的耐酸的水性环氧地坪漆的制备：以质量份数计，在40‑60份的水性环氧树脂中加入10‑20份填料、1‑5份分散剂、1‑5份消泡剂、1‑5份流平剂和步骤1)所得的均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂，在高速分散机中进行高速搅拌，得到含石墨烯的耐酸的水性环氧地坪漆；所述的分散剂为科盈化学KYC‑913、科盈化学KYC‑9366、德国毕克化学BYK‑P104、德国毕克化学BYK‑P104S、SAN

【技术特征摘要】
1.一种耐酸的石墨烯水性环氧地坪漆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂的制备：以质量份数计，将0.1-1.5份石墨烯加入到30-50份水性环氧固化剂中，利用高速分散机将石墨烯均匀地分散在水性环氧固化剂中；所得均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂在频率为50-100KHz的超声波清洗器进行超声处理，将部分团聚或者重叠的石墨烯在超声波清洗器中分散为单层的石墨烯；2)含石墨烯的耐酸的水性环氧地坪漆的制备：以质量份数计，在40-60份的水性环氧树脂中加入10-20份填料、1-5份分散剂、1-5份消泡剂、1-5份流平剂和步骤1)所得的均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂，在高速分散机中进行高速搅拌，得到含石墨烯的耐酸的水性环氧地坪漆；所述的分散剂为科盈化学KYC-913、科盈化学KYC-9366、德国毕克化学BYK-P104、德国毕克化学BYK-P104S、SAN5040的一种或者两种。2.根据权利要求1所述的耐酸的石墨烯水性环氧地坪漆的制备方法，其特征在于：所述的水性环氧树脂为气体化学AncarezAR555、BASF1455、BASF422、上海汉中化工H1150和上海汉中化工H145的一种或者两种。3.根据权利要求1所述的耐酸的石墨烯水性环氧地坪漆的制备方法，其特征在于：所述的固化剂为气体化学WH900、气体化学Ancamine1618、气体化学Anquamine287、气体化学Anquawhite100和上海汉中化工H205B的一种或者两种。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张心亚，张雄，艾丹，黄浩炜，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44