[发明专利]一种高强度高韧性环氧水性涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制备工艺，尤其涉及一种高强度高韧性环氧水性涂料及其制备方法。

背景技术

环氧水性涂料是以环氧树脂作为固化剂，以水为溶剂或分散介质而形成的涂料，包括水溶性环氧涂料和水乳化环氧涂料。但因环氧树脂强度较高，但韧性不够的特性，使得此类涂料的性能受到很大制约。虽然研究人员提出了多种对环氧水性涂料进行增韧改性的方案，但其往往又会导致涂料的强度下降。

公开号CN102977742A的发明专利提出了采用环氧树脂作为固化成分，并以石墨烯作为添加组分而形成导电涂料的技术方案，该技术方案虽然能在一定程度上提高涂层的结合力和导电性，但即使在石墨烯添加量较大的情况下（大于1.1wt%），其对涂层强度和柔韧性的提升幅度仍非常有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高韧性环氧水性涂料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高强度高韧性环氧水性涂料，包含水、可固化的环氧材料以及0.01-5wt%大片氧化石墨烯，所述大片氧化石墨烯的直径平均在30μm以上，且在水中的溶解度在20wt%以上。

优选的，所述高强度高韧性环氧水性涂料包含0.01-1wt%大片氧化石墨烯。

进一步的，所述大片氧化石墨烯表面分布有活性官能团，所述活性官能团包括羧基、羟基、环氧基及磺酸基等。

进一步的，所述大片氧化石墨烯的直径优选为30-100μm。

进一步的，所述大片氧化石墨烯的层数为1-2层、3-5层、5-10层或10层以上。

进一步的，所述高强度高韧性环氧水性涂料还包含分散剂、消泡剂、固化剂等之中的任一种或多种的组合。

一种高强度高韧性环氧水性涂料，包括按照重量份计算的如下组分：

可固化的环氧材料30-50份

水50-70份

大片氧化石墨烯0.01-5份

助剂1-20份。

其中，所述大片氧化石墨烯的直径平均在30μm以上，层数为1-2层、3-5层、5-10层或10层以上，且所述大片氧化石墨烯在水中的溶解度在20wt%以上。

一种高强度高韧性环氧水性涂料的制备方法，包括：将大片氧化石墨烯均匀分散于含有可固化的环氧材料的水性体系中，形成所述环氧水性涂料，所述环氧水性涂料包含0.01-5wt%大片氧化石墨烯，所述大片氧化石墨烯的直径平均在30μm以上，且在水中的溶解度在20wt%以上。

进一步的，该制备方法包括：将层数不同的大片氧化石墨烯加入含有可固化的环氧材料的水性体系，超声分散5-30分钟，形成所述环氧水性涂料，所述大片氧化石墨烯的直径平均在30μm以上，层数为1-2层、3-5层、5-10层或10层以上。

与现有技术相比，本发明至少具有如下积极效果：该高强度高韧性环氧水性涂料具有良好流动性，固化成膜后兼具良好强度和柔韧性，且易于制备，成本低廉。

具体实施方式

本发明的一个方面提供了一种高强度高韧性环氧水性涂料，其包含作为基础组分的水和可固化的环氧材料等，进一步的，它还包含作为添加剂的大片氧化石墨烯。

此处所述的大片氧化石墨烯的直径平均在30μm以上，优选在30-100μm，进一步优选在40-100μm，且在水中的溶解度在20wt%以上。

作为较为优选的方案，所述高强度高韧性环氧水性涂料包含0.01-5wt%大片氧化石墨烯，尤其优选包含0.01-1wt%大片氧化石墨烯。

进一步的，所述大片氧化石墨烯表面分布有活性官能团，所述活性官能团包括分散剂、消泡剂、固化剂等。

进一步的，所述大片氧化石墨烯的层数为1-2层、3-5层、5-10层或10层以上。

前述大片氧化石墨烯可通过业界悉知的各类工艺，例如，电化学沉积法、化学气相沉积法等制备，优选通过CVD法制备。

前述可固化的环氧材料包括水溶性阴离子树脂、水溶性阳离子树脂、水乳性环氧树脂等，例如，可选用水溶性固化剂三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂和异氰酸酯封闭物等。

进一步的，所述高强度高韧性环氧水性涂料还可包含润湿分散剂、消泡剂。

其中，所述润湿分散剂可采用水性润湿分散剂，包括但不限于嵌段高分子共聚物、羧酸盐类聚合物或合成高分子类聚合物等。

所述消泡剂可以选用但不限于矿物油、聚硅氧烷聚醚共聚物、聚醚类和改性有机硅等。