[发明专利]一种基于碳纳米复合材料的水性防腐涂料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于碳纳米复合材料的水性防腐涂料及其制备方法。基于碳纳米复合材料的水性防腐涂料包括：水性树脂乳液20‑60份、改性石墨烯10‑30份和改性碳纳米管5‑25份；改性石墨烯或改性碳纳米管的制备方法包括：将石墨烯或碳纳米管与硫酸和硝酸的混合溶液混合，分散后用水稀释，过滤得固体物；将固体物与水混合得混合物，加入表面活性剂，分散后过滤得不溶物，将不溶物与水混合，分散即可。制备方法：将水性树脂乳液、改性石墨烯和改性碳纳米管混合，然后研磨即可。本申请提供的基于碳纳米复合材料的水性防腐涂料，能够形成致密的复合结构，极大的提高了涂层的附着力和机械强度，进而提高涂料的耐腐蚀寿命。

技术领域

本发明涉及防腐涂料领域，具体而言，涉及一种基于碳纳米复合材料的水性防腐涂料及其制备方法。

背景技术

石墨烯复合防腐涂料能够兼顾石墨烯优异的化学稳定性、快速导电性、突出的力学性能和聚合物树脂的强附着力、成膜性，可协同提高涂料的综合性能。然而随着人们环保意识的不断提高，原有的溶剂型防腐涂料的发展受到越来越多的限制。世界各国对防腐涂料也提出越来越多的要求，防腐涂料正向高性能、多功能、绿色环保的方向发展，特别是发展水性涂料已成为防腐蚀涂料的重要发展方向。

由于原始制备的石墨烯和碳纳米管具有憎水性，容易团聚，在水性涂料制备过程中难以均匀分散，其浓度也不好精确控制，难以实现层层重叠的保护效果。同时，由于各种功能材料的加入，不易形成与基底粘结牢固的涂层；涂层本身的致密性和完整性也受到影响。还由于石墨烯优良的导电性，一旦薄膜有轻微的缺陷便会加剧金属腐蚀，只能提供短时间的抗氧化腐蚀效能。

现有技术一般通过使用更少量的原材料石墨烯，或者多种树脂结合覆盖基材等方法提高涂料的附着性能和结合力，进而提高其耐久性，这些方法有一定局限性，并未从根本上解决上述问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种基于碳纳米复合材料的水性防腐涂料，石墨烯在涂料内部分散均匀，能与体系中各种材料充分润湿，同时与碳纳米管结合，形成致密的复合网状结构，极大的提高了体系的附着力和机械强度，进而提高涂料的耐腐蚀寿命。

本发明的第二目的在于提供一种所述基于碳纳米复合材料的水性防腐涂料的制备方法，操作简单，成本低，无污染。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种基于碳纳米复合材料的水性防腐涂料，以重量份数计，包括：水性树脂乳液20-60份、改性石墨烯10-30份和改性碳纳米管5-25份；

所述改性石墨烯或所述改性碳纳米管的制备方法包括：

将石墨烯或碳纳米管置入硫酸和硝酸的混合溶液混合，第一次分散后用水稀释、过滤得到的固体物；

将所述固体物与水混合得到混合物，然后加入表面活性剂，第二次分散后过滤得到不溶物，将所述不溶物与水混合，第三次分散即可得到相应的所述改性石墨烯或所述改性碳纳米管。

水性树脂乳液作为基础的成膜成分存在，可以是水性环氧树脂乳液、水性聚氨酯乳液、水性醇酸乳液、水性氟碳树脂乳液、水性丙烯酸树脂乳液等等。

石墨烯具备二维片层结构、疏水性能优良、小尺寸效应等特殊的结构特性以及优良的导电性能；片层结构，可以很好地形成物理隔绝层；疏水性好，加入到涂料可以阻止水分子和金属基体的接触，达到防腐的效果；尺寸小，可以填充防腐涂料的空隙；好的导电性能，可以将金属失去的电子传到涂层的表面，从而避免金属的沉淀，使其电化学的腐蚀速度降低。改性石墨烯的原料可以采用化学气相沉积方法制备或者电化学超声剥离的方法等常规方法获得。