[发明专利]一种水性石墨烯富锌涂料及其制备方法

说明书

本发明公开一种水性石墨烯富锌涂料及其制备方法，属于特殊涂料技术领域。所述水性石墨烯富锌涂料属于双组分环氧体系，包括按质量百分含量计的组分：锌粉45‑85％、水性环氧树脂20‑35、水性环氧固化剂5‑12％、石墨烯0.1‑2％、成膜助剂3‑8％、分散剂0.1‑1％、消泡剂0.1‑1％、润湿剂0.1‑1％、流平剂0.1‑1％、增稠剂0.5‑3％、流变助剂0.5‑3％。该涂料可采用刷涂、喷涂等施工工艺，应用与具有重防腐要求的钢结构或水泥基体，漆膜固化快，流平效果好，具有优异的防腐效果。可替代传统的溶剂型环氧富锌底漆，且在施工过程中可直接用水作为稀释剂，减少了VOC的排放，环保、安全。

技术领域

本发明属于特殊涂料技术领域，具体涉及一种水性石墨烯富锌涂料的制备方法。

技术背景

在日趋严格的环保法规要求下，水性涂料正逐渐取代溶剂型涂料。已经取得的显著进展有：在使用合适的双组分(2K)配方时，新型水性环氧树脂和胺固化剂技术能提供优异的耐腐蚀性能；在使用能提供额外耐腐蚀性能的环氧富锌底漆的特殊例子中，面临的挑战是要将非常高质量含量的锌粉(通常80％-85％)加入到环氧/固化剂漆基体系中，伴随出现的问题是锌与能提供质子的组份例如水、酸性溶剂和分散助剂间的反应活性提高。

重防腐涂料与常规防腐涂料的主要区别在于：重防腐涂料技术含量较高，技术难度较大，能在相对苛刻的环境下应用并且能达到比常规防腐涂料更长的保护周期。现在常用的重防腐涂料主要以溶剂型涂料为主，目前环保要求越来越严格，人们在关注防腐的同时更加注重对生态环境的保护。且对重防腐涂料的要求也越来越高。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似)，因而具有优良的导电和光学性能。同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，是已知强度最高的材料之一。

将石墨烯分散添加到有机涂料中进而得到的防腐涂料结合了有机涂料的粘结性、柔顺性、加工性和二维纳米材料的阻隔性、力学性能、耐热性、化学稳定性，被认为是最简洁、最具有应用前景的腐蚀防护涂料。石墨烯在涂料中均匀分散，形成了致密的物理屏蔽层，进而使得金属和氧气、水、盐分和其他腐蚀性物质接触的机会大大减少。

发明内容

本发明是通过选用水性环氧树脂复合金属材料锌粉，通过优化石墨烯与锌粉的配比，制备的一种水性石墨烯富锌涂料。具有以下优点：

(1)该涂料除了具有常规环氧富锌涂料的电化学防腐以外，石墨烯的引入，使得涂层粘结性、柔顺性、加工性得到明显的改善，

(2)石墨烯的纳米片状结构又赋予涂层迷宫效应，大大延长腐蚀性因子(如氧气、水、盐分)等与基体的接触机会，延长防腐时效。

(3)石墨烯优异的导电性能可作为正极，锌粉作为负极，使得锌粉的阴极保护作用更为明显，即使涂层破损也可以起到保护作用。

发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1 锌粉45-85％、水性环氧树脂20-35、水性环氧固化剂5-12％、石墨烯0.1-2％、成膜助剂3-8％、分散剂0.1-1％、消泡剂0.1-1％、润湿剂0.1-1％、流平剂0.1-1％、增稠剂0.5-3％、流变助剂0.5-3％。

2 根据权利要求1所述水性石墨烯富锌涂料，其特种在于：成膜助剂包括丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中、丁基乙二醇乙酸酯的一种或多种。优选丙二醇甲醚、丁基乙二醇乙酸酯复合使用。

3 根据权利要求1所述水性石墨烯富锌涂料，其特种在于：石墨烯富锌涂料水性环氧树脂可以是美国瀚森EP6520-WH-53A、巴斯夫1455中的一种或两种。