[发明专利]一种防腐耐候功能一体化水性石墨烯涂料及其制备方法

说明书

一种防腐耐候功能一体化水性石墨烯涂料，为双组份涂料，以水性环氧树脂、水性羟基树脂、水性羟基树脂固化剂为树脂基料，以石墨烯材料、氧化铁红、硫酸钡、钛白粉等为防腐耐候功能颜填料，辅以其它功能助剂制备而成。针对目前传统防腐涂料难以满足船舶、桥梁、集装箱等户外装备的使用要求，在涂料体系中引入环氧树脂/聚氨酯的“互穿网络”结构，使涂层兼具环氧树脂材料强度高、屏蔽性好与聚氨酯材料柔韧性好、耐候性能优异的优点，改善涂层的抗老化性能；同时在涂料体系中引入比表面积大、二维片层结构的石墨烯材料，改善涂层的屏蔽性能，提高其腐蚀防护能力。该发明制备方法简单，防腐性能与耐候性能优异，具有重要的现实意义与广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及化工材料领域，具体的说是一种防腐耐候功能一体化水性涂料及其制备方法。

背景技术

水性涂料以水做溶剂，成膜过程中可有效避免因有机挥发物的产生而对生态环境造成的危害。对于用于船舶、桥梁、集装箱等户外环境的水性防腐涂料，除了要面对腐蚀介质、高温、高盐、高湿等腐蚀环境，还会面对太阳暴晒的环境。目前应用较广的环氧树脂防腐涂料，由于其主链极易遭受紫外线的攻击而分解，涂层在太阳暴晒下会造成开裂、粉化等现象，腐蚀防护期效难以尽如人意。而涂层的防腐期效与涂层耐盐雾性能和耐候性能密切相关，因此如何提高涂层防腐性能的同时确保其耐候性能，是当下的研究热点。所以研发一种具有耐候性能的水性防腐涂料对于工业领域的腐蚀防护具有重要的现实意义和经济效益。

目前国内外研究常通过对耐候性树脂的制备及改性、添加高耐候性颜填料等方法提升涂层的耐候防腐性能。专利CN 107267034 A公布了一种长效耐候型防腐涂料用水性树脂的制备方法，通过将环氧树脂、氯醚树脂、含氟功能单体、丙烯酸树脂单体、交联单体、溶剂等混合制备而成，制备的树脂具有防腐性好、耐候性好等优点，将其应用于涂料设计中后，制备的防腐涂料具有较好的防腐性能与耐候性能；专利CN 107722830 A 公布了一种耐候性环保防腐涂料的制备方法，该发明通过在涂料基体中引入氧化石墨烯，将聚乙烯亚胺溶液处理后的聚四氟乙烯乳液以静电吸附的方式与氧化石墨烯结合，然后还原氧化石墨烯并氨基功能化后接枝水性环氧树脂，该方法可改善涂层的耐候性能与防腐性能。

发明内容

本发明针对目前传统防腐涂料难以满足船舶、桥梁、集装箱等户外装备的使用要求，提出一种防腐耐候功能一体化水性石墨烯涂料及其制备方法，确保涂层具有优异防腐性能的同时改善其耐候性能。一是在涂料体系中引入环氧树脂/聚氨酯的“互穿网络”结构，使涂层兼具环氧树脂材料强度高、屏蔽性好与聚氨酯材料柔韧性好、耐候性能优异的优点，改善涂层的抗老化性能；二是在涂料体系中引入比表面积大、二维片层结构的石墨烯材料，改善涂层的屏蔽性能，提高其腐蚀防护能力。

本发明为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是：一种防腐耐候功能一体化水性石墨烯涂料，为双组份涂料，包括甲组份和乙组份，甲组份以水性环氧树脂、水性羟基树脂为粘结剂，以石墨烯材料、氧化铁红、硫酸钡、钛白粉等为防腐耐候功能颜填料，辅以其它功能助剂制备而成；乙组份以水性羟基树脂固化剂与去离子水混合制备而成；所述甲组份与乙组份的质量比为3：1～6：1。按重量份数，涂料体系中甲组份包括20～30份水性环氧树脂、15～25份水性羟基树脂、1～5份石墨烯粉体材料、20～30份防锈填料、10～20份耐候填料、0.5～1份润湿剂、1～2份消泡剂、0.5～1份增稠剂、0.5～1份pH调节剂、10～15份去离子水，乙组份包括60～80份水性羟基树脂固化剂与20～40份去离子水。

一种防腐耐候功能一体化水性石墨烯涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按重量份数，先称取水性环氧树脂20～30份、水性羟基树脂15～25份置于分散罐内，再加入石墨烯粉体材料1～5份、润湿剂0.5～1份、增稠剂0.5～1份、消泡剂1～2份，于1000～1500r/min转速下进行高速分散；