[发明专利]一种钢结构水性涂料制备方法

说明书

一种钢结构水性涂料制备方法，涉及一种涂料制备方法，本发明采用天然腐殖酸富里酸（FA）改性石墨烯（GO），使之一体化，再将一体化的富里酸与石墨烯填充到水性环氧树脂中制得水性环氧复合防腐涂料。该方法成功地解决了石墨烯在水性基体中易团聚的问题，增强了石墨烯对腐蚀粒子的阻隔能力；同时，富里酸具有较强吸附金属离子、并与之络合形成稳定化合物的能力，在使用过程中与金属基材表面离子络合，能够阻止腐蚀反应的进一步发生，有效减缓腐蚀，提高涂层附着力。该方法克服了目前水性防腐涂层中普遍存在的因防腐填料在基体中分布不均造成阻隔性差和防腐周期短的缺点，大大提高了水性涂层的防腐性能。

技术领域

本发明涉及一种涂料制备方法，特别是涉及一种钢结构水性涂料制备方法。

背景技术

随着我国经济建设的飞速发展，钢结构材料成为建筑、施工的主要材料之一，而每年因钢材等金属的腐蚀所造成的浪费十分巨大。据报道，英国每年由于金属腐蚀造成的损失达几亿英镑；美国每年因金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值的 4.2% ；而我国每年因金属腐蚀引起的损失约为国民生产总值的 2.3%。到目前为止，在众多防腐手段中（如：采用耐腐蚀金属材料、电化学保护法、添加缓蚀剂、涂刷防腐蚀涂料等），涂装防腐蚀涂料是最为经济有效的。近年来，环保理念倡行，水性防腐涂料逐渐成为主流，水性环氧树脂因具有优异的物理和化学性能（如良好的附着力、耐化学药品性和耐溶剂性、硬度高、热稳定性优良等）迅速发展，不断推出水性环氧树脂涂料以及纳米改性环氧树脂涂料。但在实际应用中水性环氧树脂仍然存在一定的不足，如水性化引起的强度下降，阻隔性下降，附着力下降等，进而影响涂料的防腐蚀性能，因此亟需开发一种新的水性复合涂料。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。其内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键。经研究发现，石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。此外石墨烯还具有极大的比表面积、极高的热导率以及载流子迁移率等多种优异的特质。使其在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

富里酸是腐植酸的一种，腐殖酸作为一种广泛分布的天然有机物，由于含有大量的羧基、羟基等活性基团，对于地球生态系统的结构、功能起着重要的调控作用，广泛应用于化肥以及水体净化中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢结构水性涂料制备方法，该方法通过富里酸改性石墨烯使富里酸与石墨烯一体化，避免了石墨烯在水性集体中的聚集，堆叠，相较于机械共混、高速分散具有更高的稳定性，使得涂层的稳定性和防腐性大幅度提高；富里酸具有较强的吸附、并转化络合金属离子的能力，能够与基材金属离子形成稳定化合物，阻止腐蚀进一步发生，从而进一步提高涂层的附着力及防腐性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种钢结构水性涂料制备方法，其特征在于，所述方法采用富里酸改性石墨烯，使富里酸与石墨烯一体化后再与水性环氧树脂复合制备钢结构水性涂层；具体合成步骤如下：

a. 富里酸的纯化：将一定量的富里酸置于三颈瓶中，加入适量的无水乙醇，开动搅拌器，升温至液体沸腾，移出液体过滤，所得滤液离心，冷冻干燥得纯化后富里酸（FA）。

b. 富里酸改性石墨烯：将100ml还原石墨烯悬浮液（1.0g）置于三颈瓶中，开动搅拌器，分散0.5h。低温搅拌下向其中缓慢加入富里酸溶液，富里酸溶液滴加完成后缓慢升温至30℃，继续搅拌6-8h，离心收集样品；最后，将收集样品置于去离子水中，持续搅拌1-2h，取出反应液，去离子水洗涤3-5次，离心，冷冻干燥，即得富里酸改性石墨烯产品（FA-GO）。