[发明专利]改性氧化石墨烯水性防腐涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性氧化石墨烯水性防腐涂料及其制备方法，氧化石墨烯能在水性环氧树脂涂料中均匀分散的问题，是由氧化石墨烯水溶液与2,5‑二氨基苯磺酸水溶液混合在80℃下恒温加热并搅拌制成的2,5‑二氨基苯磺酸改性氧化石墨烯水溶液加入到水性环氧树脂乳液与水性环氧固化剂混合搅拌至均匀的水性环氧树脂涂料中混合搅拌至均匀制成的。所述氧化石墨烯水溶液是氧化石墨烯与超纯水的水溶液，氧化石墨烯与超纯水的重量比为0.25:50。所述2,5‑二氨基苯磺酸水溶液是2,5‑二氨基苯磺酸与超纯水的水溶液，2,5‑二氨基苯磺酸与超纯水的重量比为0.2:200。具有氧化石墨烯能在水性环氧树脂涂料中均匀分散，延长腐蚀介质扩散到金属基底的时间，进而提高涂层的耐蚀性能的优点。

技术领域

本发明涉及一种水性防腐涂料，特别是涉及一种改性氧化石墨烯水性防腐涂料及其制备方法。

背景技术

金属基底与所处环境中的腐蚀介质（如水分子、氧气分子、氯离子等）发生化学或电化学作用所引起基材损坏的现象。金属腐蚀不仅给国家和企业带来了巨大经济损失，而且也污染人类的居住环境，更为严重的是金属腐蚀可能会造成重大的安全事故。因此，降低金属腐蚀带来的损失和危害，对金属材料进行耐腐蚀研究具有重要意义。

目前金属防腐常用的措施有：阴极保护技术与涂层防护技术。涂层防腐技术由于选择性宽、可用范围广等优点，是现阶段应用最为普遍的方法。由于我国在涂料领域中广泛使用溶剂型涂料，而溶剂型涂料中存在的大量挥发性有机化合物（VOC）是空气中VOC最主要的来源。这些以气体状态存在于空气中的VOC对人体的呼吸系统危害极大。随着世界上各个国家对环保要求的日益迫切，开发环保型的涂料已经变得越来越重要。

水性环氧树脂涂料因为其低VOC、资源丰富、成本低等优点被越来越多地用来代替溶剂型涂料，然而由于传统水性环氧树脂涂料的防腐性能逊于溶剂型涂料，所以导致水性环氧树脂涂料在许多领域的应用受到诸多限制。

近年来，纳米材料在涂料中的研究应用使得涂料的综合性能有了很大的改观。其中，石墨烯及其衍生物在涂料中的应用引起了越来越多科研人员的重视。Hao将石墨烯添加到环氧树脂中制备复合涂层，研究了复合涂层的弯曲性能、耐磨和耐蚀性能，结果表明，添加石墨烯后复合涂层的柔韧性、耐磨和耐蚀性都得到了有效的改善。Gu等通过苯胺三聚体衍生物与石墨烯之间形成π-π键，提高石墨烯在水中的分散性，进而制备了水性环氧复合涂层，结果表明，与纯水性环氧涂层比较，复合涂层的防腐性能得到明显改善。氧化石墨烯（GO）是一种结构类似于石墨烯（Graphene）的二维片状纳米材料，与石墨烯不同的是，氧化石墨烯表面和边缘上含有丰富的含氧官能团，将其添加到水性环氧树脂涂料中可以提高涂层的物理阻隔性，从而延缓腐蚀介质扩散至基底表面。但是由于氧化石墨烯易团聚的缺点使其在涂料中的防腐效果不尽如人意。因此，制备出能够在涂料中均匀分散的氧化石墨烯变得至关重要。

为了提高氧化石墨烯在涂料中的分散性，越来越多的研究者开始利用氧化石墨烯的含氧官能团作反应活性位点，对其进行接枝改性，并将改性氧化石墨烯当作防腐填料添加到涂料中制备复合涂层，进而提高所制备涂层的防腐性能。

Sepideh等利用APTES对氧化石墨烯进行改性制备复合材料，将复合材料以不同比例添加到环氧树脂涂料中并研究其耐蚀性能。

Zhang等通过非共价键π-π相互作用制备了稳定分散的PVP-rGO液体，再将PVP-rGO与水性环氧树脂涂料均匀混合制备复合涂层，并详细研究了复合涂层的耐蚀性能。结果显示，与纯水性环氧树脂涂层相比，添加了PVP-rGO的复合涂层在防腐蚀性能上有了很大的改善。

Ramezanzadeh等以对苯二胺为改性剂制备了氨基功能化的氧化石墨烯（FGO），然后利用湿转移法将改性后的氧化石墨烯添加到环氧树脂中。发现改性后的氧化石墨烯可以较好地分散到环氧树脂中。