[发明专利]一种功能化氧化石墨烯水性聚氨酯防腐涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种功能化氧化石墨烯改性水性聚氨酯防腐涂料的制备方法，将功能化后的氧化石墨烯加入到水性聚氨酯树脂中，辅以交联剂、消泡剂及其它助剂，从而制备出功能化氧化石墨烯改性水性聚氨酯防腐涂料。本发明通过将功能化氧化石墨烯引入到水性聚氨酯涂料中，大大提高了水性聚氨酯涂层的硬度、耐磨性、耐水性及耐腐蚀性。本发明制备的功能化氧化石墨烯改性水性聚氨酯涂料具有较好的防腐性能，且制备工艺简单，绿色环保，在防腐领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种功能化氧化石墨烯水性聚氨酯防腐涂料及其制备方法。

背景技术

表面涂料涂层是目前众多防腐措施中最便捷且有效的防护手段。虽然溶剂型防腐涂料在很大程度上解决了钢铁的腐蚀防护问题，但随着国民环保意识的增强，环境友好型的水性涂料越来越受到人们的青睐。水性涂料以水为分散介质，成膜温度低，绿色环保，但其耐水耐蚀性能普遍较差，使其在防腐领域的应用受到限制。

目前，针对水性聚氨酯涂料耐水抗蚀性能较差这一问题开展了较多的研究，并取得了一定的研究成果。专利申请号201710358212.0中提供了一种石墨烯改性重防腐功能涂料，专利申请号201711115878.X中提供了一种改性含氟树脂涂料及其制备方法。专利申请号201910868525.6中提供了一种改性硫酸钙晶须在水性聚氨酯涂料中的应用。虽然提升了一定的抗腐蚀性能，但与溶剂型防腐涂料相比，在耐水耐蚀性能和环保方面都存在较大的差距。

石墨烯作为一种新兴纳米材料，具有极高的机械强度、电子迁移率、独特的二维片层结构以及高化学活性，因此石墨烯在防腐涂料领域得到了广泛的关注。氧化石墨烯虽具石墨烯众多结构性能，但其导电性与石墨烯相比大大降低。使得其在涂料中仅起到物理阻隔作用，避免了石墨烯复合涂层长时间浸泡后形成连续导电通道从而加速腐蚀的现象。

发明内容

本发明针对水性涂料耐水及抗蚀性能普遍较差的问题，本发明提出以水性聚氨酯涂料为基体，首先引入改性剂对氧化石墨烯的分散性及亲疏水性进行优化，再将功能化后的氧化石墨烯添加到水性聚氨酯涂料，辅以一定量的交联剂及其它助剂制备出一种功能化氧化石墨烯改性水性聚氨酯防腐涂料，从而提高水性聚氨酯涂料的硬度、附着力及耐水抗蚀性能，该涂层硬度高、附着力好，且具有良好的耐水、耐腐蚀性能，在防腐领域发挥重要作用。

本发明的技术方案如下：一种功能化氧化石墨烯水性聚氨酯防腐涂料按质量百分比计，水性聚氨酯树脂100％；功能化氧化石墨烯占水性聚氨酯树脂质量的0.1～2％；去离子水及乙醇占水性聚氨酯树脂质量的20～50％；交联剂占水性聚氨酯树脂质量的1～5％；消泡剂占水性聚氨酯树脂质量的0.5～2％，其它助剂占水性聚氨酯树脂质量的0.5～5％。

优选地，所述的水性聚氨酯树脂为阴离子型水性聚氨酯树脂。

优选地，所述交联剂为氮丙啶交联剂。

优选地，所述消泡剂为二甲基硅油；其它助剂选用分散剂(六偏磷酸钠)、流平剂(聚二甲基硅氧烷)及抗氧化剂(聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚)的一种或几种。

一种以上所述功能化氧化石墨烯水性聚氨酯防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述比例，称取功能化氧化石墨烯粉末置于乙醇溶液中，超声分散10～20min，磁力搅拌20min，再超声分散10～20min，以获得分散较好的功能化氧化石墨烯悬浮液；

(2)然后称取水性聚氨酯树脂，在转速为100～300r/min的条件下向其缓缓加入预先制备的功能化氧化石墨烯分散悬浮液，将转速提至600～800r/min，搅拌0.5～1h混匀后向混合体系中加入交联剂，将转速降至200～300r/min后再加入消泡剂及其它助剂继续搅拌0.5～1h，制得功能化氧化石墨烯改性水性聚氨酯涂料。