[发明专利]一种石墨烯改性水性丙烯酸涂料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯改性水性丙烯酸涂料及其制备方法，首先,将石墨烯进行氧化反应处理，使石墨烯上反应上环氧基团、羟基以及羧基等基团，添加酰肼进行反应，得到亲水性的功能化石墨烯，该功能化石墨烯可稳定的分散于弱碱水溶液中；然后制备室温自交联水性丙烯酸树脂,可与水互溶，可室温自交联，也可高温烘烤。最后将功能化石墨烯与涂料助剂搅拌均匀后，再与自交联水性丙烯酸树脂混合搅拌，制备得到高性能的自交联水性丙烯酸防腐涂料。本发明的一种石墨烯改性水性丙烯酸涂料，经过室温自交联固化后，该水性丙烯酸防腐涂料具有优异的附着力、硬度、耐磨抗刮和优异防腐性能。

技术领域

本发明属于水性丙烯酸防腐涂料技术领域，具体是一种石墨烯改性水性丙烯酸涂料及其制备方法。

背景技术

涂料工业的发展是衡量一个国家工业发展水平的尺度和标志，防腐蚀涂料以防腐蚀为主要功能的涂料，广泛应用于石油、化工、采矿、冶金、市政建设、能源和交通等行业。我国作为世界上经济增长最快的经济实体，防腐蚀涂料经迅猛发展，并取得了巨大进步，是世界上涂料市场增速最快的地区之一。但近年来，随着环境问题的日益严重，环境的污染问题已经成为制约我国经济发展的首要问题。涂料对环境的影响在很大程度上是由于涂料中的挥发性有机化合物(VOC)，据统计2012年我国涂料总产量1270万吨，溶剂型涂料约占50％，涂料行业的有机挥发成分(VOC)排放约占工业活动中排放量的23％，即每年有超过300万吨溶剂排放到大气中。随着国内外对环保的日益的重视，为限制挥发性有机化合物的排放量，防腐蚀涂料正朝着水性化、粉末化、无溶剂化、高固体化和辐射固化等无污染、无公害、节省能源和经济高效的方向发展。

随着我国国民经济的快速发展，人们对身体健康和环境保护的重视，水性防腐涂料在我国正面临着良好的发展机遇。水性防腐涂料是以水为溶剂的一种涂料，由于水性涂料对人类环境无污染，对人体无害以及在使用性能和运输等方面具备一定的优势。与溶剂型涂料相比，水性防腐涂料具有无味、无毒、无污染、成本低、施工方便等优点。

水性丙烯酸树脂涂料是典型的水性涂料，品种众多、性能各异的丙烯酸酯类单体奠定了丙烯酸树脂涂料的性能的发展基础。水性丙烯酸酯在涂料中的应用领域也不断扩展，产品的性能随着丙烯酸单体与助剂的多样化及合成工艺的进一步完善而逐步提高。

目前研究最多的是水性丙烯酸树脂的室温自交联技术。该技术是在丙烯酸树脂主链上引入交联基团或交联体系，当丙烯酸树脂干燥成膜时，通过交联基团之间的反应，生成具有网状结构的聚合物，从而改变丙烯酸树脂耐溶剂性差，吸水率高，热黏冷脆的特性。杨更须等人通过向丙烯酸丁酯-丙烯腈-丙烯酸甲酯乳液聚合体系中引入N-羟甲基丙烯酰胺和丙烯酸对丙烯酸树脂进行改性，研究开发了自交联型丙烯酸树脂涂饰剂，将其应用于皮革表面，可以提高皮革涂饰剂不耐有机溶剂等问题。双丙酮丙烯酰胺与丙烯酸酯类共聚用于涂料，配合己二酸二酰肼(ADH)使用性能价格比非常优异，且漆膜不易产生裂纹，而且漆膜有光泽，长时间不会脱落。崔月芝等以双丙酮丙烯酰胺作为功能交联单体，与其它的乙烯基单体共聚合成了含有酮羰基的丙烯酸树脂乳液，乳液聚合结束后，将酰肼类化合物添加入乳液中溶解，室温下即可发生固化反应，固化速率远远高于未经交联的丙烯酸树脂乳液涂膜，对所得胶膜进行红外光谱和透射电镜研究分析，证实了DAAM-ADH交联反应的发生，同时发现膜的耐溶剂性以及抗张强度等性能得到很好的改进，同时，DAAM-ADH交联体系还赋予涂膜良好的硬度。

尽管水性丙烯酸防腐涂料整体水平有了长足的进步，特别是水性丙烯酸树脂的室温自交联技术的发展，极大的提高了水性丙烯酸防腐涂料的性能。但是水性防腐涂料在干燥速度、耐水、耐磨、耐酸碱及力学性能等性能方面较溶剂型涂料还有差别，在产品质量上与国外发达国家比较仍有较大的差距。