一种水性涂料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水性涂料的制备方法，为了增强水性环氧树脂涂料的摩擦磨损性能，涂料组合物中加入改性石墨烯材料，使涂层摩擦面的粘结力下降，从而显著提高水性涂料的力学性能及降低涂层的摩擦系数，使涂层拥有优良力学性能和耐磨损性能。能和耐磨损性能。能和耐磨损性能。

【技术实现步骤摘要】
一种水性涂料的制备方法


[0001]本专利技术涉及水性涂料领域，尤其涉及一种水性环氧酯树脂组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂也称人造树脂，是指自身分子结构中有两个或两个以上环氧基团，能够在化学溶剂中固化形成三维网状高分子聚合物的一种热固性塑料。缩水甘油醚类氧树脂中的双酚 A 型 环氧树脂是目前在工业生产中应用最广泛的一类环氧树脂。
[0003]水性环氧树脂是指以水为分散介质，将环氧树脂以小颗粒或小液滴的状态分散在水中得到稳定性较强的均匀分散体系。因环氧树脂为线性结构，在制备水性环氧树脂涂料时须加入水性环氧固化剂，使其与环氧树脂发生交联从而制备水性涂料。水性环氧树脂涂料由于具有绿色环保、适应性强、安全性高、施工方便等优异性能，在涂料市场中越来越受到重视，如今人们的环保意识逐渐增强，水性环氧树脂涂料更是具有十分优越的前景。
[0004]水性环氧树脂涂料因其优异的理化性能、机械性能和工艺性能，成为当今水性树脂研究和应用的主要方向。但是目前水性环氧树脂 涂料的应用较少，主要是因为环氧树脂固化后形成三维网状结构的交联密度过高，易使涂料脆性大、断裂韧性低、被磨损时容易发生脆性断裂，耐磨损性较差，在一定程度上限制了环氧树脂的应用，同时对其摩擦磨损性能也提出了更高的要求。
[0005]石墨烯（Graphene）是由碳原子以 sp2杂化的形式组成的稳定的六边形蜂窝状的单原子层结构，是一种新型二维碳材料。自 2004 年问世以来，其独特的电学、光学和力学性质，在各个领域都显示出巨大的研究价值，若将石墨烯加入到水性环氧涂料中可以很好地解决水性环氧涂层摩擦系数高、磨损率大等问题，还可以增强水性环氧涂层的防腐能力，因此现有技术中通常会使用石墨烯来改善环氧树脂涂料的耐划伤性和耐磨损性。
[0006]如CN105838195A公开了一种含有氧化石墨烯的水性环氧防腐涂料及其制备方法，按质量百分比由如下的物质组成：水性环氧树脂为40～50％，防腐颜料为7～10％，疏水剂为3～4％，氧化石墨烯为1～2％，填料为4～5％，去离子水为33～35％，防闪锈剂为1～1.5％，水性环氧固化剂为1～2％。通过经表面处理的氧化石墨烯来提高环氧防腐涂料的耐磨性、降低摩擦系数，同时提高水性环氧防腐涂料的耐腐蚀性能。
[0007]如CN108929616A一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆及其制备方法。它由A、B两组分组成，组份A由以下按重量份的原料组成：环氧树脂40 50份、改性石墨烯10 20份、颜料15 20份、助溶剂15 20份、消泡剂0.3 0.8份、流平剂0.3 0.8份、防沉剂0.5 1份、分散剂0.5 1份；B组分由以下按重量份的原料组成：醚化氨基树脂50 60份、酚醛胺25 35份、助溶剂20 30份。本专利技术的一种金属基材石墨烯改性长效防腐漆具有长久优异的防腐性能，基材附着力强，机械强度高，耐摩擦性能优，优异的耐盐雾性，较好的耐水性、耐化学性、耐油性和耐冲击性，施工适应性强等优点。
[0008]如CN113248959A公开了一种耐高温磨损的防腐涂料及其制备方法和应用，选用特定结构的呋喃改性环氧树脂的组合作为成膜物质，利用环氧树脂和呋喃树脂的耐高温、耐
腐蚀等性能，以及选用官能化石墨烯作为导热、防腐组分，且选用环氧基聚醚
‑
聚硅氧烷作为分散功能组分，实现了石墨烯、填料以及其他组分的良好分散，制备得到了外观良好致密的涂层，所述涂层具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能，能够适用于锅炉四管表面的高温防腐需求，同时，工艺简单，操作简便，且固化条件温和，完全固化所需时间较短，固化工艺能耗比降低，过程绿色化程度高。
[0009]
技术实现思路

[0010]基于上述内容，水性环氧树脂涂料因其摩擦磨损性能较差的缺点限制了其在许多领域的发展与应用，为了增强水性环氧树脂涂料的摩擦磨损性能，涂料组合物中加入改性石墨烯材料，使涂层摩擦面的粘结力下降，从而显著提高水性涂料的力学性能及降低涂层的摩擦系数，使涂层拥有优良力学性能和耐磨损性能。
[0011]一种水性涂料制备方法，包括组分A和组分B，组分A与组分B的质量比为10:（0.5～6），按质量份数计，组分A包括以下原料组成：水性环氧树脂乳液 20
‑
60份；填料 10
‑
20份；分散剂0.6
‑
5份；消泡剂0.5
‑
3份；防沉触变剂0.5
‑
4份；流平剂0.5
‑
3份；20
‑
30wt.%卟啉改性石墨烯悬浮液 10
‑
15份；按重量份数计，组分B包括以下组分和含量：固化剂30～100份；去离子水20～50份；所述卟啉改性石墨烯悬浮液的制备方法如下：（a）将1
‑
5g石墨烯置于三口烧瓶中，然后向其中将加入硫酸和硝酸的混酸溶液，三口烧瓶一口密封，一口搅拌，一口回流，将三口烧瓶在90
‑
95℃下回流处理4
‑
5h，然后自然冷却至室温，用大量去离子水洗涤过滤至滤液为中性，获得pH=5
‑
7的60
‑
70wt.%酸化石墨烯悬浮液，所述混酸溶液的体积为500
‑
700ml，硫酸和硝酸的体积比为1:1.5，所述硫酸的浓度为70wt.%，所述硝酸的浓度为65wt.%；（b）取2
‑
4g 60
‑
70wt.%酸化石墨烯悬浮液，向其中依次加入3
‑
4g DMAC二甲基乙酰胺、0.2
‑
0.3mg手性希夫碱钴配合物、1.5
‑
2g 5,10,15,20
‑
四（4
‑
氨基苯基）卟啉、1
‑
2g四乙基碘化铵、10
‑
20ml三乙胺、5
‑
15ml乙二醇，在超声辅助充分混合原料，以网状玻璃体碳作阳极，铂片作阴极，电解槽为无隔膜电解槽，进行电化学改性处理，电解参数：150
‑
200rpm搅拌、氩气保护、50
‑
65℃的条件下进行恒电流电解，电流密度为0.20~0.5A/cm2，电解时间为2
‑
3h，电解结束后，减压蒸馏除去部分溶剂、干燥脱水、重新悬浮于去离子水中，获得20
‑
30wt.%卟啉改性石墨烯悬浮液。
[0012]所述填料为滑石粉、绢云母、重钙、轻钙、高岭土、硅微粉中的一种或几种的混合。
[0013]所述固化剂是脂肪胺、脂环胺、聚酰胺类环氧固化剂。
[0014]所述消泡剂为有机硅类消泡剂，分散剂选自BYK191、BYK180中的至少一种，防沉触变剂采用的是聚酰胺蜡或 BYK410中的一种，流平剂选自聚丙烯酸酯类、BYK371中的至少一种。
[0015]所述涂料通过如下方法制备：（1）制备A组分：按量将水性环氧树脂乳液、填料、分散剂、消泡剂、防沉触变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备A组分：按量将水性环氧树脂乳液、填料、分散剂、消泡剂、防沉触变剂、流平剂加入高速分散机中分散均匀、然后研磨至细度达到30微米以下，再加入卟啉改性石墨烯悬浮液，搅拌均匀，得到A组分；所述卟啉改性石墨烯悬浮液的制备方法如下：（a）将1
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5g石墨烯置于三口烧瓶中，然后向其中将加入硫酸和硝酸的混酸溶液，三口烧瓶一口密封，一口搅拌，一口回流，将三口烧瓶在90
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95℃下回流处理4
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5h，然后自然冷却至室温，用大量去离子水洗涤过滤至滤液为中性，获得pH=5
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7的60
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70wt.%酸化石墨烯悬浮液，所述混酸溶液的体积为500
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700ml，硫酸和硝酸的体积比为1:1.5，所述硫酸的浓度为70wt.%，所述硝酸的浓度为65wt.%；（b）取2
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4g 60
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70wt.%酸化石墨烯悬浮液，向其中依次加入3
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4g DMAC二甲基乙酰胺、0.2
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0.3mg手性希夫碱钴配合物、1.5
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2g 5,10,15,20
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四（4
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【专利技术属性】
技术研发人员：贾雯，
申请(专利权)人：贾雯，
类型：发明
国别省市：