[发明专利]一种新型石墨烯改性通用环氧涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于改性环氧涂料领域，尤其涉及一种新型石墨烯改性通用环氧涂料及其制备方法。

背景技术

金属腐蚀现象遍及国民经济和国防建设各个领域，危害十分严重。据统计，世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.5％～4.2％，超过每年各项天灾(火灾、风灾及地震等)损失的总和。我国每年因为腐蚀造成直接损失达到，约占GDP的1.5％，并且有递增的趋势。腐蚀问题已经成为影响国民经济和社会可持续发展的重要因素之一。

金属材料的腐蚀极大地影响了金属结构、设备、桥梁、建筑物、交通工具等等的使用寿命和安全性。需要性能优异的涂料，能保护材料免遭破坏，延长使用寿命，降低了材料防腐的成本。

石墨烯是元素碳的同素异形体，虽然和碳具有相同的原子数，但是由于以不同的方式排列，因此具有与之不同的性质——强度高、韧性强、透光率高、质量轻、导电性佳、导热性优等。石墨烯的拉伸强度为130GPa(千兆帕)，比钢强100倍以上；它的柔性强、透通而且导电性高，并且对大多数气体和液体不渗透等特点，石墨烯是目前为止最薄的材料，其对基底金属的影响可以忽略不计。同时还兼具高的强度和良好的摩擦学性能，不仅能提高导电性或耐盐雾性能，还能进一步降低涂层厚度，增加对基材的附着力，提升涂料的耐磨性。石墨烯作为新型的二维纳米材料在重防腐涂料领域具有重要的应用前景。

具有片层共轭结构的石墨烯可层层叠加形成致密的隔绝层具有超疏水性，从而抑制水对涂膜的浸润与渗透，起到物理防腐作用；石墨烯的导电性能使其迅速地将阳极反应中Fe失去电子传导到涂料表面，从而阻止Fe 3⁺生成沉淀而发生腐蚀。通过添加石墨烯制备的新型涂料不仅具有环氧富锌涂料的阴极保护效应、玻璃鳞片涂料的屏蔽效应，更具有韧性好、附着力强、耐水性好、硬度高等特点，其防腐性能超过现有的重防腐涂料。

纳米二氧化硅SiO₂分子结构中存在大量不饱和残键和不同状态的羟基,可与涂料中的某些基团发生键合作用,改善涂料的热稳定性和化学稳定性；又由于其表面配位不足，表现出极强的活性，可以吸附颜料等色素粒子，降低由于UV照射而造成的色素衰减，减少涂膜的粉化现象。纳米SiO₂在涂膜干燥时可形成网络结构，对于改善涂膜的耐老化、耐磨性、附着强度和防腐性能等效果有显著提高。

将上述两种高科技新型材料制成纳米分散液运用到防腐蚀涂料中，通过两种纳米级材料的协同效应，可以显著增加防腐蚀涂料的性能。

本发明主要研制新型一种石墨烯改性通用环氧涂料及其制备方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是为钢结构等金属材料提供一种新型石墨烯改性通用环氧涂料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型石墨烯改性通用环氧涂料，其特征在于：包括甲组组分和乙组组分，甲组组分：乙组组分质量比为100：14-100：17.5；

甲组分包括环氧树脂、多功能树脂改性剂、石墨烯分散液、纳米二氧化硅分散液、颜填料、助剂与溶剂，乙组组分为固化剂，各组分质量份数分别为：环氧树脂20-40份、多功能树脂改性剂5-10份、石墨烯分散液1-2份、纳米二氧化硅分散液1-5份、颜填料28-54份、助剂1.1-1.8份、溶剂8-12份、固化剂：14-20份。

进一步地，环氧树脂包括环氧A树脂和环氧B树脂，各质量份数分别为：环氧A树脂15-25份；环氧B树脂5-15份；

颜填料包括防腐蚀颜料，填料，各质量份数分别为：防腐蚀颜料5-10份、填料15-28份、氧化铁红5-10份、325目云母粉3-6份；

助剂包括分散剂、消泡剂和流变助剂，各质量份数分别为：分散剂0.3-0.5份、消泡剂0.3-0.5份、流变助剂0.5-0.8份；

溶剂包括甲基异丁基酮和二甲苯，各质量份数分别为：甲基异丁基酮5-7份、二甲苯3-5份。

进一步地，环氧A树脂和所述环氧B树脂均为双酚A型环氧树脂；

优选地，环氧A树脂为NPEL128,DER331,EPIKOTE828中一种或几种的组合

进一步地，环氧B树脂为溶剂型双酚A型环氧树脂；

优选地环氧B树脂为NPSN-901X75,EPIKOTE1001-X-75中一种或组合。

进一步地，所述流变助剂为聚酰胺流变助剂，采用聚酰胺流变助剂CRAYVALLEY-Ultra；