CN108641547B - 一种水性环氧防锈底漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水性环氧防锈底漆，是由A、B、C两个组分组成。A组分由水性环氧树脂乳液、流平剂、消泡剂、润湿分散剂、水性偶联剂、石墨烯按照比例(30‑42)∶(1‑2)∶(0.3‑0.5)∶(1‑1.5)∶(0.1‑0.2)∶(0.02‑0.2)制成。B组分是由固化剂、防沉触变剂、水性偶联剂按照比例(7‑9)∶(0.4‑0.6)∶(0.1‑0.2)制成。C组分是由稀土粉、复合铁钛粉、锌粉、铝粉按比例1∶2.5∶17.5∶5配制而成。将A∶B∶C＝(32～47)∶(7～10)∶(48～62)混合在一起即制得本发明的底漆。本发明制得的水性环氧防锈底漆不仅环保，防腐性能好，还具有极强的附着力。

Description

一种水性环氧防锈底漆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水性环氧防锈底漆及其制备方法。主要用于钢结构工程中，可直接涂布钢材表面。
背景技术：
钢材腐蚀给工程带来巨大的经济损失和安全隐患，采用防腐涂料防护钢结构是目前工程中最常用的方法之一。环氧富锌底漆是我国钢结构防腐涂料体系中最常用的底漆之一，其防腐机理是：通过牺牲阳极的锌粉来保护阴极的钢材，此外，锌粉的腐蚀产物亦可阻挡屏蔽腐蚀介质对钢材的侵蚀。传统的环氧富锌底漆锌粉含量较大，一方面容易导致涂层多孔，另一方面粘度较大，施工方式比较单一，焊接时还会产生大量的氧化锌雾气。
近来，水性防腐涂料成为防腐涂料新发展方向，采用水代替挥发性溶剂，更加环保。但是水性涂料又有耐热稳定性差、力学性能较低等缺点。
为了解决这些技术问题，现有文献中也公开了一些解决方法，如采用降低锌粉含量的方法虽然可以帮助促进涂料的力学性能且减少氧化锌雾气，但对防腐性能影响较大。
例如，公开号为CN107603420A的中国专利文献公开了一种石墨烯环氧防腐涂料，包括A组分和B组分，其特征在于，按质量份计，所述A组分包括环氧树脂30-40份、石墨原料0.5-2份、分散剂1-3份和第一混合溶剂8-10份；所述B组分包括第二混合溶剂25-35份和固化剂65-75份。所述A组分还包括锌粉20～30份、滑石粉15～25份、铝浆2～4份、钛白粉2-4份和聚酰胺腊2～4份。该文献中采用石墨与其他防腐填料增强涂层的防腐性能，以此来降低锌粉的用量，采用球磨石墨的方式得到石墨烯并分散石墨烯于涂料中，虽然该方法降低了石墨烯的成本，但是该方法不能得到分散极好的石墨烯。团聚的石墨分布于涂料中，并不能发挥石墨烯的特性，反而可能会降低的涂料各项性能，故该涂料的耐盐雾性能及附着力偏低。
再如，公开号为CN106189719A的中国专利文献公开了一种石墨烯防腐涂料，由A组分和B组分组成，其特征在于，按照重量百分数计：所述A组分包括20％-30％环氧树脂、1％-3％石墨烯、0.5％-2％分散剂、15％-25％滑石粉、10％-20％锌粉、1％-5％铝浆；所述B组分包括30％-50％腰果壳油酚醛酰胺，10％-30％聚酰胺。该文献中采用石墨烯、铝浆等替代锌粉，减少锌粉的用量的同时保持涂层的防腐性能，并具有较好的力学性能。但其难于很好地分散石墨烯，发挥纳米材料特性，且其石墨烯用量较高，涂料成本极高，其极低的防腐填料比例也可能影响涂料耐腐蚀性能。
再如，公开号为CN 105176312A的中国专利文献公开了一种掺杂石墨烯的水性环氧含锌防腐底漆及其制备方法，.由A组分和B组分按重量比15-35：1组成；A组分包括有以重量份计的如下组分：环氧固化剂15-20份、钛白粉8-10份、水性铝银浆1-2份、锌粉25-40份、石墨烯2-5份、纳米硫酸钡5-10份、磷酸锌5-10份、铁钛粉5-10份、分散剂0.3-0.5份、消泡剂0.1-0.2份、抑泡剂0.1-0.2份、助溶剂8.5-10份、润湿剂0.1～0.3份、中和剂0.5-0.8份、水合硅酸镁0.3-0.5份、有机膨润土0.3-0.5份、防闪锈剂0.5-1份、氯化聚丙烯5-8份、去离子水100-200份；B组分为水性环氧树脂乳液。该文献在底漆中掺杂了石墨烯，并采用钛白粉、磷酸锌等增强底漆防腐性能，并取得了较好的防腐性能，但其附着力、耐冲击性能等相对于传统的环氧防锈漆还有一定差距。其采用与防腐填料拌和的方式加入石墨烯，不易将石墨烯分散，发挥其纳米特性，同时石墨烯用量较大，使成本较高。
综上所述，现有文献报道的这些方法，虽然对传统防腐涂料锌粉用量过高、水性防腐涂料部分性能较差等方面具有一定的改善，但仍然存在成本过高、防腐性能不稳定、附着力不高等问题。
发明内容：
为解决现有技术存在的依靠高含量锌粉达到高防腐填料、以及水性防锈底漆存在的耐腐蚀性能、附着力、抗冲击等性能相对于传统溶剂型防锈底漆较差的技术问题，本发明提供了一种水性环氧防锈底漆漆，旨在提升防腐等性能。
本发明的第二目的在于，提供一种所述的水性环氧防锈底漆漆的制备方法。
一种水性环氧防锈底漆，包含A组分、B组分和C组分；
其中，A组分包含水性环氧树脂乳液、流平剂、消泡剂、润湿分散剂、水性偶联剂a和石墨烯；
B组分包含固化剂、防沉触变剂和水性偶联剂b；
C组分为防腐填料，其为稀土物料、复合铁钛粉、锌粉和铝粉的混合料；各组分的粒径大小为：复合铁钛粉≥锌粉≥铝粉＞稀土物料。
本发明人研究发现，通过本发明所述的各组分的协同配合，特别是不同粒径级配的防腐填料的使用，可有助于解决现有技术存在的依靠高含量锌粉达到高防腐填料的技术问题；出人意料地在保持低防腐填料比例的同时，协同提升所述的水性环氧防锈底漆的耐腐蚀性能，将耐盐雾性能提升，并具有优异的力学性能和施工便捷性；本发明所述的防腐底漆，不但防锈性能好，还具有优异的附着力和施工便捷性。
本发明创新地发现，采用包含所述四种物料的防腐填料，配合石墨烯以及本发明的A组分、B组分和C组分的设置方式，协同提升得到的底漆的耐盐雾性能。
本发明的另一主要创新点在于，所述的防腐填料的协同配合使用。研究发现，对防腐填料的物料种类、形貌、粒径、质量比进行控制，可进一步提升该防腐填料与其他组分的协同效果，进而，有助于进一步明显提升得到的防腐底漆的耐盐雾性能等各项性能。
本发明中，创新地在所述的防腐填料中添加稀土物料。稀土物料与其他防腐填料粒径级配，不仅能充分润湿分散于防腐涂料中，各防腐涂料之间还具有一定的颗粒级配梯度，能够互相填充孔隙，各种防腐组分协同使用表现出远超单一防腐填料的耐腐蚀性能，并可以使涂层更加密实，有效减少涂层孔隙，改善涂层力学性能。此外，其与树脂反应可以得到键能极强的化合物，提高底漆的耐腐蚀性能。
作为优选，所述的稀土物料为稀土元素的单质、氧化物、复合盐或者稀土合金粉。
作为优选，所述的稀土元素为镧、铈、镨、钕中的至少一种。
也即是，所述的稀土物料优选为镧、铈、镨、钕中至少一种元素的单质、氧化物复合盐或者合金粉。
进一步优选，所述的稀土物料为稀土元素的磷酸盐。
最优选，所述的稀土物料镧铈复合磷酸盐。
作为优选，所述的稀土物料为微米级粉末；进一步优选，所述的稀土物料的粒径为1-3μm。
进一步优选为，所述的复合铁钛粉为采用纳米改性复合磷酸盐类复合铁钛粉。其中的磷酸根和防腐填料中的其他组分协同配合，可在钢材表明形成致密的氧化膜，能够隔绝水、空气及腐蚀介质，增强钢材的耐腐蚀性能。
作为优选，所述的复合铁钛粉的粒径为300-500目。
作为优选，所述的锌粉鳞片状锌粉。铝粉为鳞片状铝粉。采用鳞片状的锌粉和铝粉，和防腐填料中的其他成分的协同效果更优，有助于进一步提升防腐底漆的耐盐雾性能、耐酸碱等性能。
作为优选，锌粉粒径为500-1200目。
进一步优选，锌粉为500-800目、800-1000目、1000-1200目重量份比为(0.8-1.2)∶(0.8-1.2)∶(0.8-1.2)的具有一定粒径梯度的锌粉混合物。铝粉的粒径优选为1000-1500目。各防腐涂料之间形成一定的颗粒级配梯度，能够互相填充孔隙，使填料分散更好，涂层更加致密。
进一步优选，锌粉粒径为700～800目、900-1000目、1100-1200目的混合料。
进一步优选，锌粉粒径为800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径锌粉的混合物。
进一步优选，铝粉的粒径为1200目。
本发明创新性地同时使用纳米级石墨烯、300-500目复合铁钛粉、具有一定粒径梯度的锌粉混合物(质量比为(0.8-1.2)∶(0.8-1.2)∶(0.8-1.2)的500-800目、800-1000目、1000-1200)的混合锌粉)、1000-1500目铝粉以及所述1-3μm粒径的稀土原料，如此形成防腐填料的颗粒级配梯度，进一步提升协同防腐性能，提升防腐底漆的耐盐雾等性能。
本发明人研究还发现，除通过合适形貌、粒径的锌粉和铝粉的颗粒级配，对防腐填料中的各组分的比例进行调控，可进一步提升得到的防腐底漆的性能，有助于改善其耐盐雾性能等性能。
作为优选，锌粉、铝粉、稀土原料、复合铁钛粉的质量比为28～42∶8～12∶1.5～2.4∶4～6；进一步优选为28～32∶8～9∶1.6～1.8∶4～4.5；最优选为17.5∶5∶1∶2.5。控制在该比例下，配合于组分的形貌以及组分，可进一步提升得到的防腐底漆的性能，有助于改善其耐盐雾性能等性能。
本发明采用水性环氧树脂，相对于传统涂料较少了溶剂的挥发，更加环保。
作为优选，所述的水性环氧树脂乳液的环氧值为0.19-0.25mol/100g，固含量约为48-52％；采用该环氧当量的水性环氧树脂，配合本发明创新点防腐填料，可进一步协同提升得到的水性环氧底漆的性能。
进一步优选，所述的水性环氧树脂为长治市鑫森装饰装潢有限公司提供的H-5150。
所述的消泡剂可采用本领域技术人员所公知的物料，优选为水性聚硅氧烷消泡剂和水性硅酮类消泡剂按重量配比5∶1比例制备的混合消泡剂。
作为优选，所述的石墨烯优选比表面积大于15m2/g的薄层石墨烯或者单层石墨烯。采用该优选比表面积的石墨烯，和本发明的防腐填料协同，除改善防腐性能外，还可提升底漆的热稳定性、化学稳定性以及优异的抗渗透性。
作为优选，所述的石墨烯为单层石墨烯。
作为优选，所述的流平剂可采用本领域技术人员所公知的物料，优选为表面活性低分子量聚合物的混合物；进一步优选为BYK ETOL-WS。
作为优选，所述的润湿分散剂可采用本领域技术人员所公知的物料，优选为含颜料亲和团的高分子量嵌段共聚物溶液，进一步优选为BYK-190。
作为优选，所述的防沉触变剂可采用本领域技术人员所公知的物料，优选为亲水型纳米级气相二氧化硅，进一步优选为德固赛气相二氧化硅A200。
作为优选，A组分各组分的重量比为：
作为优选，所述的水性偶联剂a和水性偶联剂b可采用本领域技术人员所公知的物料，独自优选为钛酸酯类偶联剂和硅烷偶联剂按质量比1∶1比例混合的混合物。
作为优选，所述的防沉触变剂可采用本领域技术人员所公知的物料，优选为纳米级气相二氧化硅。
作为优选，所述的固化剂可采用本领域技术人员所公知的用于水性环氧树脂固话的物料，优选为改性多元胺固化剂，由水性改性脂肪胺和水性聚酰胺配制而成，活泼氢当量145-160g/mol，固含量约为78-82％。
作为优选，B组分的重量比为：
固化剂 7-9
防沉触变剂 0.4-0.6
水性偶联剂b 0.1-0.2。
作为优选，A组分、B组分和C组分的质量比为32～46∶7～10∶48～62。
或者记载所述的防锈底漆中，A组分的百分含量为32～46wt％；B组分的百分含量为7～10wt％；C组分的百分含量为48～62wt％。
更进一步优选，所述的水性环氧防锈底漆由A、B、C两个组分配制而成：
所述A组分由以下原料按重量比配制而成：
所述B组分由以下原料按重量比配制而成：
固化剂 7-9
防沉触变剂 0.4-0.6
水性偶联剂 0.1-0.2
所述C组分由以下原料按重量比配制而成：
防腐填料 48-62
本发明提供了一种防锈底漆代替现有的富锌底漆，这种水性漆较普通富锌底漆更加环保同时，兼具良好的防腐性能和力学性能。本发明中，通过石墨烯改性、采用不同防锈填料代替锌粉等方法减少锌粉的用量，能避免锌粉含量过高导致涂层多孔、使涂层更加致密。在减少焊接切割时产生的氧化锌雾气的同时，不但保证涂层的防锈性能，而且提升涂层与钢结构表面间的附着力。
本发明还提供了一种所述的水性环氧防锈底漆的制备方法，包括：
步骤1：制备聚乙烯吡咯烷酮溶液，加入石墨烯与水性偶联剂a，在冰水浴中超声分散后静置、离心，取上清液，得到石墨烯分散液；
步骤2：向石墨烯分散液中加入水性环氧树脂乳液得混合液，随后加入消泡剂、润湿分散剂、流平剂，拌和得A组分；
步骤3：在搅拌下，在改性多元胺固化剂中依次加入防沉触变剂、水性偶联剂b，拌和得到B组分。
步骤4：将锌粉、铝粉、稀土粉，复合铁钛粉混合，混合得C组分。
步骤5：施工时，将A、B、C三组分按比例混合均匀后加入适量水调节粘度即可。
进一步优选，所述的制备方法中，步骤1：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液，加入适量石墨烯与水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液；
步骤2：向石墨烯分散液中加入水性环氧树脂乳液得混合液，常温下高速搅拌依次加入消泡剂、润湿分散剂、流平剂，高速搅拌30min，得到A组分；
步骤3：在高速搅拌下，在改性多元胺固化剂中依次加入防沉触变剂、水性偶联剂，高速搅拌30min，得到B组分。
步骤4：将锌粉、铝粉、稀土粉，复合铁钛粉混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
步骤5：施工时，将A、B、C三组分按比例混合均匀后加入适量水调节粘度即可。
本发明还提供了所述的水性环氧防锈底漆的应用方法，本发明所述的水性环氧防锈底漆优选使用于轻、中度腐蚀环境下的钢结构防腐涂层底漆。
本发明采用的复合铁钛粉优选为复合磷酸盐类；其磷酸根可在钢材表明形成致密的氧化膜，能够隔绝水、空气及腐蚀介质，增强钢材的耐腐蚀性能。另外，本发明中，通过纳米级石墨烯改性、以及不同粒度级配的微米级防锈填料代替锌粉等方法减少锌粉的用量，能避免锌粉含量过高导致涂层多孔、使涂层更加致密。在减少焊接切割时产生的氧化锌雾气的同时，不但保证涂层的防锈性能，而且提升涂层与钢结构表面间的附着力。
本发明具有的优点，
1、用水代替挥发性有机溶剂，更加环保。
2、通过制备稳定的石墨烯分散液使石墨烯与水性环氧树脂更好地结合，增强了涂层的力学性能和防腐性能。
3、混合填料的加入增强了涂料的防腐性能、降低了涂层孔隙率，使涂层更加致密。
4、有效提高了涂层与基材的结合力。
具体实施方法
对以下实施例，除特别声明外，所选用的水性环氧树脂乳液为长治市鑫森装饰装潢有限公司提供的H-5150。
以下实施例以及对比例，除特别声明外，所述的水性环氧树脂固化剂长治市鑫森装饰装潢有限公司提供的G-602。
以下实施例以及对比例，除特别声明外，所述的镧铈复合磷酸盐购买自斯科特化学有限公司公司；
以下实施例以及对比例，除特别声明外，所述的复合铁钛粉购买自复合铁钛粉万达科技(无锡)有限公司公司；
以下实施例，除特别声明外，所述的锌粉为800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物；
所述的铝粉为1200目鳞片状铝粉；
所述的复合铁钛粉为500目，由万达科技(无锡)有限公司公司提供；
所述的稀土粉粒径1-3μm，由斯科特化学有限公司公司提供。
以下实施例以及对比例，除特别声明外，所述的流平剂为BYK ETOL-WS
消泡剂为BYK-020
润湿分散剂为BYK-190
水性偶联剂为钛酸酯类偶联剂和硅烷偶联剂按质量比1∶1比例混合的混合物
石墨烯为广州埃米石墨烯投资管理有限公司提供的薄层石墨烯N006-P。
防沉触变剂为德固赛气相二氧化硅A200。
实施例1
制备100g涂料
石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液100ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向15ml石墨烯分散液中加入40.06g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.30g消泡剂、1.13g润湿分散剂、1.13g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在8.05g改性多元胺固化剂中依次加入、0.6防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将1.86稀土粉(镧铈复合磷酸盐粒径1-3μm)、4.64g复合铁钛粉(粒径500目)、32.46g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)、10.20g铝粉(粒径1200目，鳞片状铝粉)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
将A、B、C组分充分混合即制得本发明涂料。
实施例2
制备100g涂料
石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液100ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向20ml石墨烯分散液中加入36.46g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.4g消泡剂、1.5g润湿分散剂、1.5g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在7.33g改性多元胺固化剂中依次加入、0.4防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将2.12稀土粉(镧铈复合磷酸盐粒径1-3μm)、5.30g复合铁钛粉(粒径500目)、37.12g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)、11.67g铝粉(粒径1200目，鳞片状铝粉)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
A、B、C组分充分混合即制得本发明涂料。
实施例3
制备100g涂料，石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液100ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向30ml石墨烯分散液中加入30.5g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.32g消泡剂、1.21g润湿分散剂、1.2g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在6.13g改性多元胺固化剂中依次加入、0.6防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将2.28稀土粉(镧铈复合磷酸盐粒径1-3μm)、5.70g复合铁钛粉(粒径500目)、39.93g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)、12.55g铝粉(粒径1200目，鳞片状铝粉)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
将A、B、C组分充分混合即制得本发明涂料。
对比例1
和实施例2相比，区别主要在于，采用的防腐填料为鳞片状的单一锌粉，具体操作方案如下：
制备100g涂料
石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液100ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向20ml石墨烯分散液中加入36.46g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.4g消泡剂、1.5g润湿分散剂、1.5g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在7.33g改性多元胺固化剂中依次加入、0.4防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将56.2137.12g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)，高速搅拌分散30分钟C组分。
A、B、C组分充分混合即制得对比例1涂料。
对比例2
和实施例2相比，区别主要在于，采用的锌粉为300目球状锌粉替换所述的不同粒径级配的锌，具体操作方案如下：
制备100g涂料
石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液100ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向20ml石墨烯分散液中加入36.46g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.4g消泡剂、1.5g润湿分散剂、1.5g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在7.33g改性多元胺固化剂中依次加入、0.4防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将2.12稀土粉(镧铈复合磷酸盐粒径1-3μm)、5.30g复合铁钛粉(粒径500目)、37.12g锌粉(300目球状)、11.67g铝粉(粒径1200目)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
A、B、C组分充分混合即制得对比例2涂料。
对比例3：
和实施例2相比，区别主要在于，未对涂料进行石墨烯改性(未添加石墨烯)：
制备100g涂料
向20ml蒸馏水中加入36.46g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.4g消泡剂、1.5g润湿分散剂、1.5g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在7.33g改性多元胺固化剂中依次加入、0.4防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将2.12稀土粉(镧铈复合磷酸盐粒径1-3μm)、5.30g复合铁钛粉(粒径500目)、37.12g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)、11.67g铝粉(粒径1200目)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
A、B、C组分充分混合即制得对比例3涂料。
对比例4：
和实施例2相比，区别主要在于，采用的铝粉为500目球状铝粉，具体操作方案如下：
制备100g涂料
石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液100ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向20ml石墨烯分散液中加入36.46g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.4g消泡剂、1.5g润湿分散剂、1.5g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在7.33g改性多元胺固化剂中依次加入、0.4防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将2.12稀土粉(镧铈复合磷酸盐粒径1-3μm)、5.30g复合铁钛粉(粒径500目)、37.12g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)、11.67g铝粉(粒径500目，球状)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
A、B、C组分充分混合即制得对比例4涂料。
对比例5：
和实施例2相比，区别主要在于，稀土粉采用锌粉代替(未添加稀土粉)，具体操作方案如下：
制备100g涂料
石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液l00ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向20ml石墨烯分散液中加入36.46g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.4g消泡剂、1.5g润湿分散剂、1.5g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在7.33g改性多元胺固化剂中依次加入、0.4防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将5.30g复合铁钛粉(粒径500目)、39.24g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)、11.67g铝粉(粒径1200目)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
A、B、C组分充分混合即制得对比例5涂料。
对比例6：
和实施例2相比，区别主要在于，复合铁钛粉采用锌粉替代，具体操作方案如下：
制备100g涂料
石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液100ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向20ml石墨烯分散液中加入36.46g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.4g消泡剂、1.5g润湿分散剂、1.5g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在7.33g改性多元胺固化剂中依次加入、0.4防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将2.12稀土粉(镧铈复合磷酸盐粒径1-3μm)、42.42g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)、11.67g铝粉(粒径1200目)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
A、B、C组分充分混合即制得对比例6涂料。
对比例7：
和实施例2相比，区别主要在于，铝粉采用锌粉替代，具体操作方案如下：
制备100g涂料
石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液100ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向20ml石墨烯分散液中加入36.46g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.4g消泡剂、1.5g润湿分散剂、1.5g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在7.33g改性多元胺固化剂中依次加入、0.4防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将2.12稀土粉(镧铈复合磷酸盐粒径1-3μm)、5.30g复合铁钛粉(粒径500目)、48.79g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
A、B、C组分充分混合即制得对比例7涂料。
对比例8：
和实施例2相比，区别主要在于，防腐填料仅采用铝粉和锌粉，复合铁钛粉和稀土粉采用锌粉替代，具体操作方案如下：
制备100g涂料
石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液100ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向20ml石墨烯分散液中加入36.46g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.4g消泡剂、1.5g润湿分散剂、1.5g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在7.33g改性多元胺固化剂中依次加入、0.4防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将44.54g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)、11.67g铝粉(粒径1200目)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
A、B、C组分充分混合即制得对比例8涂料。
对比例9：
和实施例2相比，区别主要在于，将四种防腐填料的比例调整为稀土粉：复合铁钛粉：锌粉：铝粉以3∶3∶17∶3，具体操作方案如下：
制备100g涂料
石墨烯分散液：制备10mg/ml聚乙烯吡咯烷酮溶液100ml，加入0.2g石墨烯和0.2g水性偶联剂，在冰水浴中超声分散12小时，静置24小时后，高速离心60min，取上清液，得到石墨烯分散液。
向20ml石墨烯分散液中加入36.46g水性环氧树脂乳液得混合液，高速搅拌下依次加入0.4g消泡剂、1.5g润湿分散剂、1.5g流平剂，高速搅拌30min，按实际需要加入真空蒸发过量水或者加入适量水稀释得到A组分。
在高速搅拌下，在7.33g改性多元胺固化剂中依次加入、0.4防沉触变剂，0.2g水性偶联剂，高速搅拌30min得到B组分。
将6.49稀土粉(镧铈复合磷酸盐粒径1-3μm)、6.49g复合铁钛粉(粒径500目)、36.75g锌粉(800目、1000目、1200目重量份比为1∶1∶1不同粒径鳞片状锌粉的混合物)、6.49g铝粉(粒径1200目)混合，高速搅拌分散30分钟C组分。
A、B、C组分充分混合即制得对比例9涂料。
对比例10：水性环氧富锌底漆(江苏大中制漆有限公司)
表1：实施例1-3，对比例1-3底漆测试结果：
表1底漆测试结果
从表1可以看出，本发明的配方具有极好的附着力和耐腐蚀性能。通本发明方法对水性环氧富锌底漆进行改性，可以增强其附着力和耐盐雾性能。在防腐填料比例为稀土粉、复合铁钛粉、锌粉、铝粉1∶2.5∶17.5∶5时，配合组分的形貌，水性底漆的耐盐雾性能大大增强。石墨烯的改性使本发明水性防锈底漆在附着力性能和防腐能力进一步提高。

Claims (7)

1.一种水性环氧防锈底漆，其特征在于，包含A组分、B组分和C组分；
其中，A组分包含水性环氧树脂乳液、流平剂、消泡剂、润湿分散剂、水性偶联剂a和石墨烯；
B组分包含固化剂、防沉触变剂和水性偶联剂b；
C组分为防腐填料，其为稀土物料、复合铁钛粉、锌粉和铝粉的混合料；
所述的稀土物料为镧铈复合磷酸盐；
所述的复合铁钛粉为复合磷酸盐类复合铁钛粉；
所述的锌粉为鳞片状锌粉；
铝粉为鳞片状铝粉；
所述的稀土物料的粒径为1-3μm；
所述的复合铁钛粉的粒径为300-500目；
所述的锌粉的粒径为500-1200目；
铝粉的粒径为1000-1500目；
防腐填料中，锌粉、铝粉、稀土原料、复合铁钛粉的质量比为28~42:8~12:1.5~2.4:4~6；
A组分、B组分和C组分的质量比为32~47：7~10：48~62。
2.如权利要求1所述的水性环氧防锈底漆，其特征在于，所述的锌粉为重量份比为(0.8-1.2): (0.8-1.2): (0.8-1.2)的500-800目、800-1000目、1000-1200目锌粉混合物。
3.如权利要求1所述的水性环氧防锈底漆，其特征在于，所述的水性环氧树脂乳液的环氧值为0.19-0.25 mol/100g，固含量为48-52%；
消泡剂为水性聚硅氧烷消泡剂和水性硅酮类消泡剂按重量配比5：1比例制备的混合消泡剂；
石墨烯为比表面积大于15m2/g的薄层石墨烯或者单层石墨烯；
流平剂为表面活性低分子量聚合物的混合物；
润湿分散剂为含颜料亲和团的高分子量嵌段共聚物溶液；
防沉触变剂为亲水型纳米级气相二氧化硅。
4.如权利要求1或3所述的水性环氧防锈底漆，其特征在于，A组分各组分的重量比为:
水性环氧树脂乳液 30-42
流平剂 1-2
消泡剂 0.3-0.5
润湿分散剂 1-1.5
水性偶联剂a 0.1-0.2
石墨烯 0.02-0.2。
5.如权利要求1所述的水性环氧防锈底漆，其特征在于，水性偶联剂a和水性偶联剂b独自为钛酸酯类偶联剂和硅烷偶联剂按质量比1:1比例混合的混合物；
固化剂为改性多元胺固化剂，由水性改性脂肪胺和水性聚酰胺配制而成，活泼氢当量145-160g/mol，固含量为78-82%。
6.如权利要求1或5所述的水性环氧防锈底漆，其特征在于，
B组分的重量比为：
固化剂 7-9
防沉触变剂 0.4-0.6
水性偶联剂b 0.1-0.2。
7.如权利要求1~6任一项所述的水性环氧防锈底漆的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1：制备聚乙烯吡咯烷酮溶液，加入石墨烯与水性偶联剂a，在冰水浴中超声分散后静置、离心，取上清液，得到石墨烯分散液；
步骤2：向石墨烯分散液中加入水性环氧树脂乳液得混合液，随后加入消泡剂、润湿分散剂、流平剂，拌和得A组分；
步骤3：在搅拌下，在改性多元胺固化剂中依次加入防沉触变剂、水性偶联剂b，拌和得到B组分；
步骤4：将锌粉、铝粉、稀土粉，复合铁钛粉混合，混合得C组分；
步骤5：施工时，将A、B、C三组分按比例混合均匀后加入适量水调节粘度即可。
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