[发明专利]稀土改性石墨烯/水性环氧树脂涂料及其制备与涂装方法

说明书

本发明公开一种稀土改性石墨烯/水性环氧树脂涂料及其制备与涂装方法，属于功能涂料技术领域，该涂料具体包括以下原料：水性环氧树脂，稀土改性石墨烯，固化剂，分散剂，去离子水。制备方法具体包括：将稀土改性石墨烯与分散剂添加入去离子水中，经搅拌、超声，与水性环氧树脂经搅拌、超声混合均匀，然后加入固化剂，再次搅拌均匀，静置消泡至粘度15～20s，即得到所述稀土改性石墨烯/水性环氧树脂涂料。另外，本发明提供的涂料是利用空气喷枪喷涂于基体表面。本发明从源头上减少了涂料溶剂对操作人员的危害和环境的污染，大大提高了环氧涂料的耐腐蚀性，且涂层厚度均匀、涂膜表面质量高，对涂料与基体的适应性广。

技术领域

本发明涉及功能涂料技术领域，特别是涉及一种稀土改性石墨烯/水性环氧树脂涂料及其制备与涂装方法。

背景技术

腐蚀是材料失效的形式之一，其具有隐蔽性、普遍性和自发性，容易引发灾难性事故，造成巨大的经济损失。选择合理的防腐措施可以有效减缓材料的腐蚀，减少15～35％的防护成本花费。涂层防护是目前主流的防腐手段。环氧树脂具有优异的附着力、耐化学性和稳定性，是防腐涂料中常用的一类成膜物质。但环保型的水性环氧涂料以水为分散介质，涂料的表干时间长、涂层层间附着力差，并且涂料中残存的亲水基团会增加涂层的亲水性，最终涂层易出现闪蚀、透蚀，降低涂层的耐水、耐腐蚀性。

石墨烯是现有技术中最薄的二维纳米材料，具有优异的物化性能，常作为纳米填料引入涂料中，其小尺寸效应、二维片层结构及疏水性可以改善涂层的耐腐蚀性能。石墨烯中碳元素的本性及片层结构有利于提高涂料与基体的附着力，避免涂料起皮、龟裂。同时，石墨烯自身优异的导电性、导热性和机械性能有助于改善涂层的综合性能。然而，石墨烯片层间受范德华力的影响，极易团聚，难以均匀分散于涂料中，并且涂层中团聚的石墨烯反而会加快涂层的腐蚀。

因此，如何提供一种环保的且能够大幅度提升涂料的防腐和耐久性能的石墨烯/环氧树脂涂料是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种防腐和耐久性能好的稀土改性石墨烯/水性环氧树脂涂料及其制备与涂装方法，采用稀土元素对石墨烯进行改性，并采用空气喷涂实现涂层的涂装，以对实际中涂层的应用提供借鉴。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种稀土改性石墨烯/水性环氧树脂涂料，包括以下重量份数的原料：水性环氧树脂40～50份，稀土改性石墨烯0.15～0.8份，固化剂20～25份，分散剂0.01～0.07份，去离子水24～39份。

优选的，所述稀土改性石墨烯的制备方法包括以下步骤：

1)将七水氯化铈添加至氧化石墨烯分散液中，搅拌静置后，在120～180℃下反应12～24h，反应结束后冷却至室温，然后对其中的固体产物依次进行水洗至中性、冷冻、干燥，得到稀土改性石墨烯前驱体；

其中，氧化石墨烯分散液的制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯与水以质量比1:500的比例混合后，在超声功率80W条件下超声1h，获得氧化石墨烯分散液。

2)将所述稀土改性石墨烯前驱体在N₂气氛中升温至500～900℃还原0.5h～2h，得到稀土改性石墨烯粉体。

有益效果：本发明通过利用稀土对石墨烯进行改性，使得石墨烯表面附着一层稀土氧化物，随后将稀土改性石墨烯作为纳米填料引入环氧涂料中，并采用空气喷涂的方式进行涂装，能够大大提高水性环氧涂料的防腐及耐久性能。

优选的，步骤1)中所述氧化石墨烯分散液的质量浓度为2mg/ml；

所述氧化石墨烯与所述七水氯化铈的质量比为1：(1～3)；

所述静置为室温下静置12～24h；

所述冷冻为-70～-50℃冷冻1～4h；