[发明专利]一种氧化石墨烯/丙烯酸酯-环氧树脂复合防腐涂料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯/丙烯酸酯‑环氧树脂复合防腐涂料的制备方法，先制备得到氧化石墨烯，然后通过双酚A型环氧树脂与丙烯酸制备丙烯酸改性环氧树脂中间体；接着，分别制备核相单体预乳化液和壳相单体预乳化液，将核相单体预乳化液和壳相单体预乳化液通过引发剂进行核壳反应聚合得到丙烯酸酯‑环氧树脂核壳乳液；最后，将丙烯酸酯‑环氧树脂核壳乳液与氧化石墨烯混合得到防腐涂料。本发明通过氧化石墨烯表面的环氧基团作为反应活性点，大幅提高了氧化石墨烯/丙烯酸酯‑环氧树脂复合防腐涂料的防腐性能。随着氧化石墨烯含量的增大，涂层的腐蚀电位之间增大，腐蚀电流密度之间降低，使其表现了优异的金属防腐能力。

技术领域

本发明属于有机防腐涂料技术领域，特别是涉及一种氧化石墨烯/丙烯酸酯-环氧树脂复合防腐涂料的制备方法。

背景技术

防腐涂料涂层一般是液态混合物通过空气喷涂、浸涂、刷涂等方式在材料表面，经固化后形成的一层具有耐腐蚀性并能阻挡腐蚀介质的膜层。涂料涂层固化温度低，操作施工简单，成本低廉，防腐效果好，是较为理想的金属表面防腐的方式。目前金属材料的表面防腐涂料种类繁多，分为有机防护涂料和无机防护涂料两种。无机防腐涂料主要以硅酸盐或磷酸盐化合物为粘结剂，加入各种颜料、助剂、固化剂等配制而成的涂料。有机防护涂料主要包括聚氨酯涂料、环氧树脂涂料以及含氯乙烯类涂料等，相比于无机防护涂料，由于树脂具有耐介质性能，高硬度以及优异的热稳定性和化学稳定性能等特点，使其广泛应用于金属防腐涂料中。随着环保意识以及环境要求的提高，一类环境友好型涂料已经成为了本行业的发展重点。特别是以聚氨酯或丙烯酸酯改性的环氧树脂乳液，制备的复合体系不仅具有了环氧树脂的高模量、高强度以及优异的防腐性能，还可以兼具复合组分的性能，比如高光泽度、耐候性以及高耐磨性等。

石墨烯材料由于其独特的结构使得其具有很多优异的物化性能，包括突出的导热导电性能，热稳定性和化学稳定性，较高的柔韧性等，是复合材料优选的增强剂，特别在防护金属表面腐蚀和氧化领域中。但是石墨烯主要以CVD、EPD等沉积转移的方法为主，由于化学沉积和薄膜转移法对设备要求较高，工艺十分复杂，也限制了石墨烯在水性防腐涂料中的开发。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，制备一种氧化石墨烯/丙烯酸酯-环氧树脂复合防腐涂料的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种氧化石墨烯/丙烯酸酯-环氧树脂复合防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、取石墨烯和硝酸钠置于在0℃冰水浴中的反应容器里，再加入浓硫酸搅拌至混合均匀，然后再逐步加入高锰酸钾，滴加完毕后将反应容器转移到恒温水浴中，缓慢滴加去离子水进行反应，反应结束后加入过氧化氢水溶液，直至反应溶液变为亮黄色，然后置于离心管中离心至上清液pH为中性，去除下层的胶体进行真空干燥得到氧化石墨烯；

步骤二、取双酚A型环氧树脂和四丁基溴化铵于反应容器中，然后向反应容器中滴加丙烯酸，1小时内滴加完，并继续保温反应得到丙烯酸改性环氧树脂中间体；

步骤三、取甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸改性环氧树脂中间体、甲基丙烯酸甲酯以及丙烯酸丁酯于不锈钢容器中，然后加入溶解有OP-10的乳化剂水溶液，将其置于高速分散机中分散搅拌得到核相单体预乳化液；取聚乙二醇丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯以及乙烯基三异丙氧基硅烷于不锈钢容器中，然后加入溶解有OP-10的乳化剂水溶液，将其置于高速分散机中分散搅拌得到壳相单体预乳化液；

步骤四、在反应容器中加入去离子水和OP-10，升温搅拌至乳化液完全溶解，然后先取步骤三制备的五分之一的核相单体预乳化液加入至反应容器内，并缓慢滴加四分之一的引发剂水溶液进行与反应，反应一段时间后，将剩余的核相单体预乳化液和引发剂水溶液匀速滴加至反应容器内，得到核相乳液；