CN108841224A - 一种石墨烯掺杂水性防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯掺杂水性防腐涂料及其制备方法，所述的防腐涂料是由下述重量份的原料组成的：木质素改性石墨烯20‑30、甲基丙烯酸缩水甘油酯5‑7、环氧树脂E51 130‑200、山梨醇4‑7、三乙醇胺硼酸酯1‑2、三乙胺0.1‑0.2。本发明将木质素改性石墨烯分散到环氧分散液中，以三乙胺为催化剂，通过环氧基与木质素改性石墨烯表面的酚羟基反应，实现了石墨烯在环氧树脂间的有效分散相容性，从而提高了成品涂料的力学稳定性，同时赋予了成品涂料很好导电性能。

Description

一种石墨烯掺杂水性防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种石墨烯掺杂水性防腐涂料及其制备方法。
背景技术
目前对金属表面进行防护的主要有发展新型耐蚀材料，电化学保护和表面涂层保护等方法。电化学保护是利用电化学方法对金属表面进行保护。常见的电化学保护方法主要有牺牲阳极保护、阳极保护和阴极保护；表面涂层保护是采用涂料保护，涂料的基本组成包括成膜物质、颜填料、溶剂和助剂四部分。成膜物质就是使涂料牢牢附着在金属表面形成薄膜的物质，是涂料的基础物质，也是涂料最重要的组成部分，成膜物质对涂料的性能有着决定性影响。成膜物质包括油料和树脂，现在常见的成膜物质多为合成树脂，如环氧树脂，酸醇树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸树脂等；
因此，本发明的目的就是将电化学保护与涂膜保护协同，起到更好的金属防腐效果，在协同过程中改善了导电原料石墨烯在水性乳液中的分散相容性，从而保证了成品涂膜的力学稳定性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种石墨烯掺杂水性防腐涂料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种石墨烯掺杂水性防腐涂料，它是由下述重量份的原料组成的：
木质素改性石墨烯20-30、甲基丙烯酸缩水甘油酯5-7、环氧树脂E51 130-200、山梨醇4-7、三乙醇胺硼酸酯1-2、三乙胺0.1-0.2。
所述的木质素改性石墨烯是由下述重量份的原料组成的：
木质素17-20、氧化石墨烯40-50、氢氧化钠水溶液37-40、羊毛脂2-3、乙酰丙酮钙0.3-0.4。
所述的木质素改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取乙酰丙酮钙，加入到其重量6-9倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇分散液；
(2)取木质素、氧化石墨烯混合，加入到氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀，在150-160℃蒸汽下处理40-60分钟，冷却，与上述醇分散液混合，加入羊毛脂，搅拌均匀，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，即得所述木质素改性石墨烯。
所述的氢氧化钠水溶液的浓度为0.7-1mol/l。
所述石墨烯掺杂水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取三乙醇胺硼酸酯，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取甲基丙烯酸缩水甘油酯、环氧树脂E51混合，搅拌均匀，加入到混合料重量25-30倍的去离子水中，超声1-2小时，得环氧分散液；
(3)取三乙胺，加入到其重量2-5倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
(4)取木质素改性石墨烯，加入到上述环氧分散液中，搅拌均匀，升高温度为160-190℃，加入上述酰胺分散液，保温搅拌3-7小时，加入上述三乙醇胺硼酸酯的水溶液，旋蒸，除去二甲基甲酰胺，1000-1600转/分搅拌1-2小时，得石墨烯掺杂水性防腐涂料。
本发明的优点：
本发明以木质素、氧化石墨烯为原料，通过碱化、蒸汽热处理改性，得到木质素改性石墨烯，然后采用甲基丙烯酸缩水甘油酯处理环氧树脂，得环氧分散液，之后将木质素改性石墨烯分散到环氧分散液中，以三乙胺为催化剂，通过环氧基与木质素改性石墨烯表面的酚羟基反应，实现了石墨烯在环氧树脂间的有效分散相容性，从而提高了成品涂料的力学稳定性，同时赋予了成品涂料很好导电性能，能够起到很好的电化学保护效果。
具体实施方式
实施例1
一种石墨烯掺杂水性防腐涂料，它是由下述重量份的原料组成的：
木质素改性石墨烯20、甲基丙烯酸缩水甘油酯5、环氧树脂E51 130、山梨醇4、三乙醇胺硼酸酯1、三乙胺0.1。
所述的木质素改性石墨烯是由下述重量份的原料组成的：
木质素17、氧化石墨烯40、氢氧化钠水溶液37、羊毛脂2、乙酰丙酮钙0.3。
所述的木质素改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取乙酰丙酮钙，加入到其重量6倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇分散液；
(2)取木质素、氧化石墨烯混合，加入到氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀，在150℃蒸汽下处理40分钟，冷却，与上述醇分散液混合，加入羊毛脂，搅拌均匀，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，即得所述木质素改性石墨烯。
所述的氢氧化钠水溶液的浓度为0.7mol/l。
所述石墨烯掺杂水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取三乙醇胺硼酸酯，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取甲基丙烯酸缩水甘油酯、环氧树脂E51混合，搅拌均匀，加入到混合料重量25倍的去离子水中，超声1小时，得环氧分散液；
(3)取三乙胺，加入到其重量2倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
(4)取木质素改性石墨烯，加入到上述环氧分散液中，搅拌均匀，升高温度为160℃，加入上述酰胺分散液，保温搅拌3小时，加入上述三乙醇胺硼酸酯的水溶液，旋蒸，除去二甲基甲酰胺，1000转/分搅拌1小时，得石墨烯掺杂水性防腐涂料。
实施例2
一种石墨烯掺杂水性防腐涂料，它是由下述重量份的原料组成的：
木质素改性石墨烯30、甲基丙烯酸缩水甘油酯7、环氧树脂E51 200、山梨醇7、三乙醇胺硼酸酯2、三乙胺0.2。
所述的木质素改性石墨烯是由下述重量份的原料组成的：
木质素20、氧化石墨烯50、氢氧化钠水溶液40、羊毛脂3、乙酰丙酮钙0.4。
所述的木质素改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取乙酰丙酮钙，加入到其重量9倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇分散液；
(2)取木质素、氧化石墨烯混合，加入到氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀，在160℃蒸汽下处理60分钟，冷却，与上述醇分散液混合，加入羊毛脂，搅拌均匀，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，即得所述木质素改性石墨烯。
所述的氢氧化钠水溶液的浓度为1mol/l。
所述石墨烯掺杂水性防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取三乙醇胺硼酸酯，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取甲基丙烯酸缩水甘油酯、环氧树脂E51混合，搅拌均匀，加入到混合料重量30倍的去离子水中，超声2小时，得环氧分散液；
(3)取三乙胺，加入到其重量5倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
(4)取木质素改性石墨烯，加入到上述环氧分散液中，搅拌均匀，升高温度为190℃，加入上述酰胺分散液，保温搅拌7小时，加入上述三乙醇胺硼酸酯的水溶液，旋蒸，除去二甲基甲酰胺，1600转/分搅拌2小时，得石墨烯掺杂水性防腐涂料。
性能测试：
本发明涂料无结块无沉积，涂层平整光滑无颗粒；
附着力：1级；
不透水性：0.3MPa、30min无渗透；
低温柔性：-25℃、30min，无裂纹、无断裂；
耐热度：100℃、30min，无流淌，无断裂
抗冲击强度为41-43kg·cm；
涂膜在10％的氢氧化钠溶液中浸泡15天，金属表面无锈蚀；
涂膜在10％的盐酸溶液中浸泡5天，金属表面无锈蚀。

Claims (5)

1.一种石墨烯掺杂水性防腐涂料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
木质素改性石墨烯20-30、甲基丙烯酸缩水甘油酯5-7、环氧树脂E51 130-200、山梨醇4-7、三乙醇胺硼酸酯1-2、三乙胺0.1-0.2。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯掺杂水性防腐涂料，其特征在于，所述的木质素改性石墨烯是由下述重量份的原料组成的：
木质素17-20、氧化石墨烯40-50、氢氧化钠水溶液37-40、羊毛脂2-3、乙酰丙酮钙0.3-0.4。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯掺杂水性防腐涂料，其特征在于，所述的木质素改性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)取乙酰丙酮钙，加入到其重量6-9倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇分散液；
(2)取木质素、氧化石墨烯混合，加入到氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀，在150-160℃蒸汽下处理40-60分钟，冷却，与上述醇分散液混合，加入羊毛脂，搅拌均匀，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，即得所述木质素改性石墨烯。
4.根据权利要求2、3所述的一种石墨烯掺杂水性防腐涂料，其特征在于，所述的氢氧化钠水溶液的浓度为0.7-1mol/l。
5.一种如权利要求1所述石墨烯掺杂水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取三乙醇胺硼酸酯，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；
(2)取甲基丙烯酸缩水甘油酯、环氧树脂E51混合，搅拌均匀，加入到混合料重量25-30倍的去离子水中，超声1-2小时，得环氧分散液；
(3)取三乙胺，加入到其重量2-5倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
(4)取木质素改性石墨烯，加入到上述环氧分散液中，搅拌均匀，升高温度为160-190℃，加入上述酰胺分散液，保温搅拌3-7小时，加入上述三乙醇胺硼酸酯的水溶液，旋蒸，除去二甲基甲酰胺，1000-1600转/分搅拌1-2小时，得石墨烯掺杂水性防腐涂料。
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