CN108546459A - 一种环境友好型耐水防腐高性能涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环境友好型耐水防腐高性能涂料及制备方法，包含以下重量份的各组份：成膜基体30‑65份，颜填料10‑35份，助剂7‑15份，水0‑15份。对氧化石墨烯进行功能化改性，提高氧化石墨烯与丙烯酸涂料体系的相容性，通过功能化的氧化石墨烯分散液对水性丙烯酸涂料进行改性研究，促进乳液形成完整连续致密的涂膜，阻挡水分子的渗透，改善涂膜的耐水性；提升涂膜的防腐蚀能力、提升涂膜的防腐性能。添加硅溶胶改善涂膜的耐水性，添加交联醇酸乳液改善涂膜的成膜性，制备得到涂料具有防腐性能佳、耐水性好、综合性能突出、环境友好等突出优势，拓展水性丙烯酸涂料应用范围。

Description

一种环境友好型耐水防腐高性能涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及水性涂料和防腐涂料领域，尤其涉及一种环境友好型耐水防腐高性能涂料及制备方法。

背景技术

以水性丙烯酸酯树脂为基体的涂料具有环境友好、耐候性佳、适用基体广的突出优势，但在一些特殊使用场合，对涂料的耐水、耐腐蚀性能有较高要求，目前的水性丙烯酸涂料体系的耐水和耐腐蚀性能不能满足其应用需要，限制了水性丙烯酸涂料的应用范围。

石墨烯电子迁移率高、热稳定性好、导电性优异、硬度高等优点使其在复合功能材料的开发和应用中日益受到关注，具有片层共轭结构的氧化石墨烯可层层叠加形成致密的隔绝层，抑制水对涂膜的浸润与渗透，能有效提高涂膜的耐水性能并起到物理防腐作用，此外，氧化石墨烯具有良好的导电性，当涂膜基底金属材料发生电化学腐蚀时，石墨烯能迅速地将阳极反应中金属失去的电子传导到涂料表面，从而阻止金属离子生成沉淀而发生腐蚀。然而，有关石墨烯及其复合材料在涂料领域中的应用报道还较少，该研究尚处于起步阶段，尤其是石墨烯与涂料树脂基体的相容性对石墨烯性能的发挥有关键的影响。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种具有良好防腐性能且耐水性能佳的环境友好型水性涂料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种环境友好型耐水防腐高性能涂料，包含以下重量份的各组份：包含以下重量份的各组份：成膜基体30-65份，颜填料10-35份，助剂7-15份，水0-15份。

优选的，所述成膜基体为硅溶胶，水性交联醇酸树脂乳液，水性苯丙乳液三者的混合物，且硅溶胶，水性交联醇酸树脂乳液，水性苯丙乳液的质量比在1：1-5：3-12之间。

优选的，所述改性氧化石墨烯的功能改性剂为丝肽，且石墨烯与丝肽的质量比为1：0.1-1。

优选的，所述颜填料为结晶型超细硅微粉(<5um)，多孔粉石英(<5um)，超细微级滑石粉(<5um)，超细高岭土，重晶石粉，绢云母中的一种或几种组合。

优选的，所述助剂包括分散剂，润湿剂，附着力促进剂，消泡剂，增稠剂，防腐剂，防霉防藻剂，pH调节剂。

进一步优选的，分散剂为水溶性超分散剂如CH-10B，CH-10S，CH-12B中的至少一种，以重量计0.5-3份；润湿剂为铜酞菁衍生物类如CH-11A，以重量计0.1-1份；附着力促进剂选用BYK-4500，以重量计0.5-3份；消泡剂选用BYK-1711或BYK-105中的至少一种，以重量计0.2-1.5份；增稠剂选用聚丙烯酸类如水溶性的FMN-6或碱溶胀AD-36等，以重量计0.1-1.5份；防腐剂选用BIT(1，2-苯并异噻唑啉-3-酮)类化合物，如Nuosept 498，Proxel GXL等，以重量计0.5-2份；防霉防藻剂选用ZPT(吡啶硫铜锌)类化合物，如Zinc Omacide ZOE等，以重量计0.5-2份；pH调节剂选用的是乙醇胺类中和剂，如MEA，DEA，N41等，以重量计0.05-5份。

进一步的，所述环境友好型耐水防腐高性能涂料通过包括如下步骤的方法制得：

(1)改性氧化石墨烯溶液制备：将氧化石墨烯加入去离子水中，振荡摇匀，制备得到0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液，并将该0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液超声分散45-60min；将丝肽粉溶于去离子水中配制0.5mg/mL的丝肽水溶液；在搅拌下按0.1-1：1的体积比将丝肽水溶液滴入氧化石墨烯水溶液中，低速(600-800r/min)搅拌分散12-24h，得到改性的氧化石墨烯水溶液。

(2)按配方将颜填料、助剂和溶剂水加入容器，先以1000～2000rpm的速度搅拌，10min后以2500～3000rpm搅拌20-30min，制成白色漆浆；

(3)在搅拌下，向上述漆浆中按配方加入水性交联醇酸树脂乳液，水性苯丙乳液，硅溶胶，改性氧化石墨烯水溶液，在600-800r/min下搅拌20min，加入中和剂，调节体系pH至8.5；然后再加入增稠剂调节体系粘度，以1500～2000rpm的速度搅拌15-30min；

(4)用磨砂机进行研磨至所需细度，即得一种环境友好型耐水防腐高性能涂料成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明对氧化石墨烯进行功能化改性，提高氧化石墨烯与丙烯酸涂料体系的相容性，在此基础上，通过功能化的氧化石墨烯分散液对水性丙烯酸涂料进行改性研究，利用氧化石墨烯具有大面积、片层共轭结构的表面结构特点，促进乳液形成完整连续致密的涂膜，阻挡水分子的渗透，改善涂膜的耐水性；同时，利用石墨烯优异的电学性能提升涂膜的防腐蚀能力、提升涂膜的防腐性能。此外，在涂料配方设计过程中，特别添加硅溶胶改善涂膜的耐水性，添加交联醇酸乳液改善涂膜的成膜性，制备得到涂料具有防腐性能佳、耐水性好、综合性能突出、环境友好等突出优势，拓展水性丙烯酸涂料应用范围，具有良好的经济和社会意义。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

按如下配方称取各组份(重量份)：改性氧化石墨烯溶液5份，硅溶胶5份，水性交联醇酸树脂乳液10份，水性苯丙乳液45份，多孔粉石英4份，超细微级滑石粉(<5um)5份，重晶石粉6份，分散剂CH-10B 0.5份，润湿剂CH-11A1份，附着力促进剂BYK-4500 1份，消泡剂BYK-1711 0.5份，增稠剂FMN-6 0.5份，防腐剂Nuosept 498 0.5份，防霉防藻剂ZincOmacide ZOE 0.5份，pH调节剂MEA 3份，去离子水5份。

按如下步骤制备一种环境友好型耐水防腐高性能涂料：

(1)改性氧化石墨烯溶液制备：将氧化石墨烯加入去离子水中，振荡摇匀，制备得到0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液，并将该0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液超声分散60min；将丝肽粉溶于去离子水中配制0.5mg/mL的丝肽水溶液；在搅拌下按1：1的体积比将丝肽水溶液滴入氧化石墨烯水溶液中，低速(600-800r/min)搅拌分散24h，得到改性的氧化石墨烯水溶液。

(2)按配方将颜填料、助剂和溶剂水加入容器，先以1000～2000rpm的速度搅拌，10min后以2500～3000rpm搅拌20-30min，制成白色漆浆；

(3)在搅拌下，向上述漆浆中按配方加入水性交联醇酸树脂乳液，水性苯丙乳液，硅溶胶，改性氧化石墨烯水溶液，在600-800r/min下搅拌20min，加入中和剂，调节体系pH至8.5；然后再加入增稠剂调节体系粘度，以1500～2000rpm的速度搅拌15-30min；

(4)用磨砂机进行研磨至所需细度，即得一种环境友好型耐水防腐高性能涂料成品。

实施例2

本实施例基本与实施例1相同，其不同点在于：(1)在制备改性氧化石墨烯溶液制备时，按0.1：1的体积比将丝肽水溶液滴入氧化石墨烯水溶液中；(2)其不同点在于，在制备一种环境友好型耐水防腐高性能涂料时，按如下配方称取各组份(重量份)：改性氧化石墨烯溶液15份，硅溶胶15份，水性交联醇酸树脂乳液15份，水性苯丙乳液60份，结晶型超细硅微粉8份，多孔粉石英5份，超细高岭土粉10份，绢云母6份，分散剂CH-10S 3份，润湿剂CH-11A1份，附着力促进剂BYK-4500 3份，消泡剂BYK-105 1份，增稠剂AD-36 1.5份，防腐剂Proxel GXL 2份；防霉防藻剂选用Zinc Omacide ZOE 2份；pH调节剂N41 5份，去离子水15份。

实施例3

本实施例基本与实施例1相同，其不同点在于，在制备一种环境友好型耐水防腐高性能涂料时，按如下配方称取各组份(重量份)：改性氧化石墨烯溶液10份，硅溶胶5份，水性交联醇酸树脂乳液10份，水性苯丙乳液45份，多孔粉石英4份，超细微级滑石粉(<5um)5份，重晶石粉6份，绢云母6份，分散剂CH-10B 0.5份，润湿剂CH-11A 1份，附着力促进剂BYK-4500 1份，消泡剂BYK-1711 0.5份，增稠剂FMN-6 0.5份，防腐剂Nuosept 498 0.5份，防霉防藻剂Zinc Omacide ZOE 0.5份，pH调节剂MEA 3份，去离子水10份。

性能检测数据：对实施例1-3的环境友好型耐水防腐高性能涂料进行性能检测，检测结果见下表1。

表1

由检测结果可知，本发明提供的环境友好型耐水防腐高性能涂料，创新的以丝肽改性氧化石墨烯为功能添加剂，以硅溶胶、水性交联醇酸树脂乳液和水性苯丙乳液为成膜物，优选特定的颜填料和助剂按一定比例复配而成，测试结果表明：该环境友好型耐水防腐高性能涂料防腐性能优异，耐水性佳，附着力好，环境友好，克服了普通水性丙烯酸涂料体系的缺点，技术具有显著的创新性，具有良好的社会和经济效益。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环境友好型耐水防腐高性能涂料，其特征在于，包含以下重量份的各组份：成膜基体30-65份，颜填料10-35份，助剂7-15份，水0-15份。

2.根据权利要求1所述的一种环境友好型耐水防腐高性能涂料，其特征在于，所用成膜基体为硅溶胶，水性交联醇酸树脂乳液，水性苯丙乳液三者的混合物，且硅溶胶，水性交联醇酸树脂乳液，水性苯丙乳液的质量比在1：1-5：3-12之间。

3.根据权利要求2所述的一种环境友好型耐水防腐高性能涂料，其特征在于，所述氧化石墨烯的改性剂为丝肽，且石墨烯与丝肽的质量比为1：0.1-1。

4.根据权利要求2所述的一种环境友好型耐水防腐高性能涂料，其特征在于，所述颜填料为结晶型超细硅微粉(<5um)，多孔粉石英(<5um)，超细微级滑石粉(<5um)，超细高岭土，重晶石粉，绢云母中的一种或几种组合。

5.根据权利要求2所述的一种环境友好型耐水防腐高性能涂料，其特征在于，所述助剂包括分散剂，润湿剂，附着力促进剂，消泡剂，增稠剂，防腐剂，防霉防藻剂，pH调节剂。

6.根据权利要求5所述的一种环境友好型耐水防腐高性能涂料，其特征在于，分散剂为水溶性超分散剂如CH-10B，CH-10S，CH-12B中的至少一种，以重量计0.5-3份，润湿剂为铜酞菁衍生物类如CH-11A，以重量计0.1-1份。

7.根据权利要求5所述的一种环境友好型耐水防腐高性能涂料，其特征在于，附着力促进剂选用BYK-4500，以重量计0.5-3份，消泡剂选用BYK-1711或BYK-105中的至少一种，以重量计0.2-1.5份，增稠剂选用聚丙烯酸类如水溶性的FMN-6或碱溶胀AD-36等，以重量计0.1-1.5份。

8.根据权利要求5所述的一种环境友好型耐水防腐高性能涂料，其特征在于，防腐剂选用BIT(1，2-苯并异噻唑啉-3-酮)类化合物，如Nuosept 498，Proxel GXL等，以重量计0.5-2份，防霉防藻剂选用ZPT(吡啶硫铜锌)类化合物，如Zinc Omacide ZOE等，以重量计0.5-2份。

9.根据权利要求6所述的一种环境友好型耐水防腐高性能涂料，其特征在于，pH调节剂选用的是乙醇胺类中和剂，如MEA，DEA，N41等，以重量计0.05-5份。

10.根据权利要求1所述的一种环境友好型耐水防腐高性能涂料的制备方法，其特征在于，通过包括如下步骤的方法制得：

(1)改性氧化石墨烯溶液制备：将氧化石墨烯加入去离子水中，振荡摇匀，配制0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液，并将该0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液超声分散45-60min；将丝肽粉溶于去离子水中配制0.5mg/mL的丝肽水溶液；在搅拌下按0.1-1：1的体积比将丝肽水溶液滴入氧化石墨烯水溶液中，低速(600-800r/min)搅拌分散12-24h，得到改性的氧化石墨烯水溶液；

(2)按配方将颜填料、助剂和溶剂水加入容器，先以1000～2000rpm的速度搅拌，10min后以2500～3000rpm搅拌20-30min，制成白色漆浆；

(3)在搅拌下，向上述漆浆中按配方加入水性交联醇酸树脂乳液，水性苯丙乳液，硅溶胶，改性氧化石墨烯水溶液，在600-800r/min下搅拌20min，加入中和剂，调节体系pH至8.5；然后再加入增稠剂调节体系粘度，以1500～2000rpm的速度搅拌15-30min；

(4)用磨砂机进行研磨至所需细度，即得一种环境友好型耐水防腐高性能涂料成品。