CN114539880B - 基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料及其制备方法。一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料，包括以下重量份数的原料：环氧树脂乳液100‑120份、β‑环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯3‑10份、水性固化剂50‑70份、固化促进剂1‑8份、分散剂0.1‑5份和水80‑300份。本发明的防腐涂料在涂敷在被保护金属时，在磁性粒子作用下，水性环氧树脂基体中氧化石墨烯以平行或者更加规整的形态成膜在金属物表面，且氧化石墨烯片层之间由于磁力的作用紧密连接，增大氧化石墨烯成膜面积，延长水、氧气及氯离子等渗入时间，从而提高了涂料的防腐性能。

Description

基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料及其制备方法。
背景技术
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，被认为是继硅之后新一代革命性新材料，石墨烯以其优异的导电、导热、力学及物理阻隔等性能，广泛应用于聚合物复合材料领域。防腐涂料作为聚合物材料中一员，包括环氧树脂防腐涂料、聚氨酯防腐涂料、聚苯胺防腐涂料等。石墨烯的片层结构层层叠加、交错排列，在涂层中可形成“迷宫式”屏蔽结构，能够有效抑制腐蚀介质的浸润、渗透和扩散，提高涂层的物理阻隔性。石墨烯防腐涂料的研究主要技术关键点在于石墨烯的分散问题，由于石墨烯是以碳原子sp2轨道紧密排列的二维片层结构，具有较高的比表面积，在强的范德华力及π-π共轭作用力的共同影响下，极易发生团聚，进而影响石墨烯在防腐涂料基体中的分散性；石墨烯与防腐涂料基体聚合物界面问题；石墨烯/聚合物防腐涂层成膜后，石墨烯在基体中结构形态等。
石墨烯防腐涂料金属表面形成膜后，石墨烯作用在于阻隔水、氧气及氯离子等与金属基底的接触，达到长效防腐的目的。氧化还原法及机械剥离法制备石墨烯，对石墨烯片层有较大破坏，导致石墨烯尺寸较小，虽然经过改性后的石墨烯与涂料基体有良好的界面作用力，但在涂料成膜后，易导致石墨烯在涂料基体中形态不均一或不规整，进而会在石墨烯片层边缘与边缘之间形成缺陷或者石墨烯在涂料成膜形态不与金属基底平行分布而产生空缺，极易导致水、氧气及氯离子等渗入，对金属基底产生腐蚀作用。
发明内容
为此，本发明提供一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料及其制备方法，以解决现有技术中石墨烯防腐涂料存在防腐性能不佳的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，本发明提供一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料，包括以下重量份数的原料：环氧树脂乳液100-200份、β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯3-10份、水性固化剂50-70份、固化促进剂1-8份、分散剂0.1-5份、水80-300份。
在本发明的上述防腐涂料中，所述环氧树脂乳液为浓度50-95％的环氧树脂水溶液；所述环氧树脂选自E-44、E-55、E-51中的一种或多种。
在本发明的上述防腐涂料中，所述β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯的制备方法如下：
将FeCl3、柠檬酸三钠、醋酸钠、乙二醇的混合液剧烈搅拌，之后密封在内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压锅中，于180-220℃下加热10-12h，自然冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到水性Fe3O4；
将水性Fe3O4、氧化石墨烯、去离子水的混合液在80-90℃下加热45-60min，经过滤、洗涤、干燥得到磁性氧化石墨烯；
将β-环糊精、磁性氧化石墨烯和水的混合液在60-80℃下加热5-8h，经磁分离、洗涤、干燥得到β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯。
在本发明的上述防腐涂料中，所述FeCl3、柠檬酸三钠、醋酸钠、乙二醇的重量体积比为(6.5-26)g：(2-8)g：(12-48)g：(200-1600)ml，所述高压锅的体积为1-5L；
所述水性Fe3O4、氧化石墨烯的重量比为(1-2)：(2-4)；
β-环糊精、磁性氧化石墨烯的重量比为(4.8-9.6)：(0.4-1.8)。
在本发明的上述防腐涂料中，所述氧化石墨烯的制备方法如下：
鳞片石墨与浓硫酸共混，并在冰水浴中搅拌1-1.5h；然后加入高锰酸钾，反应1-1.5h后；升温至40-45℃，反应1-1.5h，最后升温至85-90℃，反应1-1.5h，分三次将去离子水加入到反应混合物中，然后加入双氧水，反应物冷却后，分别用稀盐酸及去离子水清洗、离心，干燥后，得到氧化石墨烯。
在本发明的上述防腐涂料中，所述鳞片石墨与浓硫酸的重量体积为1g：(20-30)ml；所述鳞片石墨的粒径为200-300目。
在本发明的上述防腐涂料中，所述水性固化剂为甲基六氢苯酐和/或甲基四氢苯酐。
在本发明的上述防腐涂料中，所述固化促进剂选自2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-甲基咪唑中的一种或多种。
在本发明的上述防腐涂料中，所述分散剂选自十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
根据本发明实施例的第二方面，本发明提供上述的基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料的制备方法，将环氧树脂乳液、β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯、水性固化剂混合搅拌15-30min，然后加入固化促进剂和分散剂，继续搅拌0.5-2h，最后加入水，研磨混合搅拌均匀，得到所述防腐涂料。
本发明的有益效果为：
本发明利用β-环糊精改性氧化石墨烯增强氧化石墨烯与环氧树脂界面作用力，而且提高涂料对氧气的阻隔性能；利用水热法制备的水性Fe3O4功能化氧化石墨烯，得到带有磁性的氧化石墨烯，调控石墨烯在环氧树脂涂料固化成膜形态，与环氧树脂等混合后，制备的防腐涂料，在涂敷在被保护金属(钢铁)时，在磁性粒子作用下，水性环氧树脂基体中氧化石墨烯以平行或者更加规整的形态成膜在金属物表面，且氧化石墨烯片层之间由于磁力的作用紧密连接，增大氧化石墨烯成膜面积，延长水、氧气及氯离子等渗入时间，从而提高了涂料的防腐性能。
本发明的氧化石墨烯含有丰富的含氧官能团易于许多小分子、聚合物或含有反应基团的无机化合物反应，形成具有特殊功能的功能化石墨烯，改善石墨烯在聚合物分散及排列，增加磁性功能化石墨烯复合材料在制备防腐涂料中的迷宫效应。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)氧化石墨烯的制备：将2g鳞片石墨与60ml浓度为98wt％的浓硫酸共混，并将混合物在冰水浴中搅拌1h；然后加入12g高锰酸钾，反应1h后；升温至40℃，反应1h，最后升温至90℃，反应1h，得到反应混合物，分三次将400ml去离子水加入到反应混合物中，然后加入10ml浓度为30％的双氧水，待反应物冷却后，分别用3％稀盐酸及去离子水清洗、离心，干燥后，得到氧化石墨烯。
(2)水性Fe3O4的制备：将6.5g FeCl3和2g柠檬酸三钠溶于200ml乙二醇中，然后加入12g醋酸钠，将混合物剧烈搅拌0.5h，接着将混合物密封在容积为1L，内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压锅中，高压锅在200℃下加热10h后，自然冷却至室温，将黑色产物用乙醇和去离子水分别洗涤2-3次，在60℃真空干燥4h后备用。
(3)磁性氧化石墨烯的制备：将2g水性Fe3O4溶于500ml去离子水中，并加入4g氧化石墨烯，在80℃下搅拌45min后，用去离子水洗涤2次，在60℃下真空干燥12h后，得到磁性氧化石墨烯。
(4)β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯的制备：将8gβ-环糊精溶解到200ml去离子水中，然后加入1g磁性氧化石墨烯，在60℃水浴条件下，搅拌5h，通过磁分离后，将产物用乙醇和去离子水洗涤2-3次，60℃真空干燥12h，即得到β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯。
(5)防腐涂料的制备：将80份环氧树脂E-44与20份水混合，得到水性环氧树脂乳液，然后加入50份甲基六氢苯酐、3份β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯，搅拌30min，逐滴加入1份2-乙基-4-甲基咪唑和0.3份十二烷基硫酸钠研磨混合均匀，最后加入80份水，继续搅拌2h，得到所述防腐涂料。
实施例2
本实施例提供一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)氧化石墨烯的制备：将2g鳞片石墨与60ml浓度为98wt％的浓硫酸共混，并在冰水浴中搅拌1h；然后加入12g高锰酸钾，反应1h后；升温至40℃，反应1h，最后升温至90℃，反应1h，分三次将400ml去离子水加入到反应混合物中，然后加入10ml浓度为30％的双氧水，待反应物冷却后，分别用3％稀盐酸及去离子水清洗、离心，干燥后，得到氧化石墨烯。
(2)水性Fe3O4的制备：将13g FeCl3和4g柠檬酸三钠溶于400ml乙二醇中，然后加入24g醋酸钠搅拌，将混合物剧烈搅拌0.5h，接着将混合物密封在容积为1.5L，内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压锅中，高压锅在200℃下加热8h后，自然冷却至室温，将黑色产物用乙醇和去离子水分别洗涤2-3次，在60℃真空干燥4h后备用。
(3)磁性氧化石墨烯的制备：将2g水性Fe3O4溶于500ml去离子水中，并加入4g氧化石墨烯粉末，在80℃下搅拌45min后，用去离子水洗涤2-3次，在60℃下真空干燥12h后，得到磁性氧化石墨烯。
(4)β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯的制备：将8gβ-环糊精溶解到200ml去离子水中，然后加入1g磁性氧化石墨烯，在60℃水浴条件下，搅拌5h，通过磁分离后，将产物用乙醇和去离子水洗涤2-3次，60℃真空干燥12h，即得到β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯；
(5)防腐涂料的制备：将85份环氧树脂E-44与35份水混合，得到120份水性环氧树脂乳液，然后加入55份甲基六氢苯酐、5份β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯复合材料，搅拌30min，逐滴加入2份2-乙基-4-甲基咪唑、0.8份十二烷基硫酸钠研磨混合均匀，最后加入120份水，继续搅拌2h，得到所述防腐涂料。
实施例3
本实施例提供一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)氧化石墨烯的制备：将2g鳞片石墨与60ml浓度为98wt％的浓硫酸共混，并在冰水浴中搅拌1h；然后加入12g高锰酸钾，反应1h后；升温至40℃，反应1h，最后升温至90℃，反应1h，分三次将400ml去离子水加入到反应混合物中，然后加入10ml浓度为30％的双氧水，待反应物冷却后，分别用3％稀盐酸及去离子水清洗、离心，干燥后，得到氧化石墨烯。
(2)水性Fe3O4的制备：将13g FeCl3和4g柠檬酸三钠溶于400ml乙二醇中，然后加入24g醋酸钠搅拌，将混合物剧烈搅拌0.5h，接着将混合物密封在容积为1L，内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压锅中，高压锅在200℃下加热10h后，自然冷却至室温，将黑色产物用乙醇和去离子水分别洗涤2-3次，在60℃真空干燥4h后备用。
(3)磁性氧化石墨烯的制备：将2g水性Fe3O4溶于500ml去离子水中，并加入4g氧化石墨烯粉末，在80℃下搅拌45min后，用去离子水洗涤2-3次，在60℃下真空干燥12h后，得到磁性氧化石墨烯。
(4)β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯的制备：将8gβ-环糊精溶解到200ml去离子水中，然后加入1g磁性氧化石墨烯，在60℃水浴条件下，搅拌5h，通过磁分离后，将产物用乙醇和去离子水洗涤2～3次，60℃真空干燥12h，即得到β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯。
(5)防腐涂料的制备：将90份环氧树脂E-44与70份水混合，得到水性环氧树脂乳液，然后加入65份甲基六氢苯酐、7份β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯，搅拌30min，逐滴加入3份2-乙基-4-甲基咪唑1.8份十二烷基硫酸钠研磨混合均匀，最后加入180份水，继续搅拌2h，得到所述防腐涂料。
实施例4
本实施例提供一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)氧化石墨烯的制备：将2g鳞片石墨与60ml浓度为98wt％的浓硫酸共混，并在冰水浴中搅拌1h；然后加入12g高锰酸钾，反应1后；升温至40℃，反应1h，最后升温至90℃，反应1h，分三次将400ml去离子水加入到反应混合物中，然后加入10ml浓度为30％的双氧水，待反应物冷却后，分别用3％稀盐酸及去离子水清洗、离心，干燥后，得到氧化石墨烯。
(2)水性Fe3O4的制备：将6.5g FeCl3和2g柠檬酸三钠溶于200ml乙二醇中，然后加入12g醋酸钠搅拌，将混合物剧烈搅拌0.5h，接着将混合物密封在容积为1000ml，内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压锅中，高压锅在200℃下加热10h后，自然冷却至室温，将黑色产物用乙醇和去离子水分别洗涤2-3次，在60℃真空干燥4h后备用。
(3)磁性氧化石墨烯的制备：将2g水性Fe3O4溶于500ml去离子水中，并加入4g氧化石墨烯粉末，在80℃下搅拌45min后，用去离子水洗涤2～3次，在60℃下真空干燥12h后，得到磁性氧化石墨烯。
(4)β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯复合材料的制备：将8gβ-环糊精溶解到200ml去离子水中，然后加入1g磁性氧化石墨烯，在60℃水浴条件下，搅拌5h，通过磁分离后，将产物用乙醇和去离子水洗涤2～3次，60℃真空干燥12h，即得到β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯复合材料。
(5)防腐涂料的制备：将95份环氧树脂E-44与85份水混合，得到180份水性环氧树脂乳液，然后加入70份甲基六氢苯酐、9份β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯，搅拌30min，逐滴加入4份2-乙基-4-甲基咪唑、3份十二烷基硫酸钠研磨混合均匀，最后加入250份水，继续搅拌2h，得到所述防腐涂料。
实施例5
本实施例提供一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)氧化石墨烯的制备：将2g鳞片石墨与60ml浓度为98wt％的浓硫酸共混，并在冰水浴中搅拌1h；然后加入12g高锰酸钾，反应1h后；升温至40℃，反应1h，最后升温至90℃，反应1h，分三次将400ml去离子水加入到反应混合物中，然后加入10ml浓度为30％的双氧水，待反应物冷却后，分别用3％稀盐酸及去离子水清洗、离心，干燥后，得到氧化石墨烯；
(2)水性Fe3O4的制备：将6.5g FeCl3和2g柠檬酸三钠溶于200ml乙二醇中，然后加入12g NaAc(醋酸钠)搅拌，将混合物剧烈搅拌0.5h，接着将混合物密封在一个1000ml内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压锅中，高压锅在200℃下加热10h后，自然冷却至室温，将黑色产物用乙醇和去离子水分别洗涤2-3次，在60℃真空干燥4h后备用；
(3)磁性氧化石墨烯的制备：将2g水性Fe3O4溶于500ml去离子水中，并加入4g氧化石墨烯粉末，在80℃下搅拌45min后，用去离子水洗涤2～3次，在60℃下真空干燥12h后，得到磁性氧化石墨烯。
(4)β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯复合材料的制备：将8gβ-环糊精溶解到200ml去离子水中，然后加入1g磁性氧化石墨烯，在60℃水浴条件下，搅拌5h，通过磁分离后，将产物用乙醇和去离子水洗涤2～3次，60℃真空干燥12h，即得到β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯复合材料。
(5)防腐涂料的制备：将100份环氧树脂E-44与100份水混合，得到200份水性环氧树脂乳液，然后加入70份甲基六氢苯酐、10份β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯，搅拌30min，逐滴加入5份2-乙基-4-甲基咪唑、4份十二烷基硫酸钠研磨混合均匀，最后加入300份水，继续搅拌2h，得到所述防腐涂料。
实施例6
本实施例提供磁性功能化石墨烯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)氧化石墨烯的制备：将2g鳞片石墨与60ml浓度为98wt％的浓硫酸共混，并在冰水浴中搅拌1h；然后加入12g高锰酸钾，反应1h后；升温至40℃，反应1h，最后升温至90℃，反应1h，分三次将400ml去离子水加入到反应混合物中，然后加入10ml浓度为30％的双氧水，待反应物冷却后，分别用3％稀盐酸及去离子水清洗、离心，干燥后，得到氧化石墨烯。
(2)水性Fe3O4的制备：将13g FeCl3和4g柠檬酸三钠溶于400ml乙二醇中，然后加入24g醋酸钠搅拌，将混合物剧烈搅拌0.5h，接着将混合物密封在一个1L内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压锅中，高压锅在200℃下加热10h后，自然冷却至室温，将黑色产物用乙醇和去离子水分别洗涤2～3次，在60℃真空干燥4h后备用。
(3)磁性氧化石墨烯的制备：将2g水性Fe3O4溶于500ml去离子水中，并加入4g氧化石墨烯粉末，在80℃下搅拌45min后，用去离子水洗涤2～3次，在60℃下真空干燥12h后，得到磁性氧化石墨烯。
(4)β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯复合材料的制备：将8gβ-环糊精溶解到200ml去离子水中，然后加入1g磁性氧化石墨烯，在60℃水浴条件下，搅拌5h，通过磁分离后，将产物用乙醇和去离子水洗涤2～3次，60℃真空干燥12h，即得到β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯复合材料。
(5)防腐材料的制备：将95份环氧树脂E-44与85份水混合，得到180份水性环氧树脂乳液，然后加入70份甲基六氢苯酐、9份β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯，搅拌30min，逐滴加入4份2-乙基-4-甲基咪唑、3份十二烷基硫酸钠研磨混合均匀，最后加入250份水，继续搅拌2h，得到所述防腐涂料。
测试例1
样板的制备：将相同规格的钢板进行除油处理后，在钢铁表面分别涂刷实施例1-6制备的防腐涂料，涂层厚度为20μm。
防腐性能的检测方法：
(1)耐紫外老化性能：按照GB/T 14522-1993《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法》检测，老化时间1500h。
(2)耐水性能：按照GB/T 1733-1993《漆膜耐水性测定法》检测。采用浸水测试法，在玻璃水槽中放入自来水，在水温(25±2)℃的条件下将样板浸泡在水中，浸泡时间为120h。
(3)耐盐雾性能：按照GB/T 1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾能力的测定》检测。
结果显示：涂刷本发明实施例1-6的防腐涂料的样板在上述耐紫外老化性能、耐水性能和耐盐雾性能测试中，均未有开裂、剥落、鼓泡以及生锈现象出现，外观无明显变化，说明本发明实施例的材料具有优异的防腐性能。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：环氧树脂乳液100-200份、β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯3-10份、水性固化剂50-70份、固化促进剂1-8份、分散剂0.1-5份、水80-300份；
所述β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯的制备方法如下：
将FeCl3、柠檬酸三钠、醋酸钠、乙二醇的混合液剧烈搅拌，之后密封在内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压锅中，于180-220℃下加热10-12h，自然冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到水性Fe3O4；
将水性Fe3O4、氧化石墨烯、去离子水的混合液在80-90℃下加热45-60min，经过滤、洗涤、干燥得到磁性氧化石墨烯；
将β-环糊精、磁性氧化石墨烯和水的混合液在60-80℃下加热5-8h，经磁分离、洗涤、干燥得到β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂乳液为浓度50-95％的环氧树脂水溶液，所述环氧树脂选自E-44、E-55、E-51中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料，其特征在于，所述FeCl3、柠檬酸三钠、醋酸钠、乙二醇的重量体积比为(6.5-26)g：(2-8)g：(12-48)g：(200-1600)ml，所述高压锅的体积为1-5L；
所述水性Fe3O4、氧化石墨烯的重量比为(1-2)：(2-4)；
所述β-环糊精、磁性氧化石墨烯的重量比为(4.8-9.6)：(0.4-1.8)。
4.根据权利要求1所述的基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料，其特征在于，所述氧化石墨烯的制备方法如下：
鳞片石墨与浓硫酸共混，并在冰水浴中搅拌1-1.5h；然后加入高锰酸钾，反应1-1.5h后；升温至40-45℃，反应1-1.5h，最后升温至85-90℃，反应1-1.5h，分三次将去离子水加入到反应混合物中，然后加入双氧水，反应物冷却后，分别用稀盐酸及去离子水清洗、离心，干燥后，得到氧化石墨烯。
5.根据权利要求4所述的基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料，其特征在于，所述鳞片石墨与浓硫酸的重量体积为1：(20-30)g/ml；所述鳞片石墨的粒径为200-300目。
6.根据权利要求1所述的基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料，其特征在于，所述水性固化剂为甲基六氢苯酐和/或甲基四氢苯酐。
7.根据权利要求1所述的基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料，其特征在于，所述固化促进剂选自2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-甲基咪唑中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料，其特征在于，所述分散剂选自十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
9.权利要求1-8任一项所述的基于磁性粒子功能化石墨烯的防腐涂料的制备方法，其特征在于，将环氧树脂乳液、β-环糊精/Fe3O4/氧化石墨烯、水性固化剂混合搅拌15-30min，然后加入固化促进剂和分散剂，继续搅拌0.5-2h，最后加入水，研磨混合搅拌均匀，得到所述防腐涂料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109517481A (zh) * 2018-10-30 2019-03-26 西安理工大学 一种含石墨烯的水性环氧防腐涂料的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109078657A (zh) * 2018-09-14 2018-12-25 华北电力大学 一种制备环糊精/还原氧化石墨烯修饰四氧化三铁复合物的方法及应用
CN109517481A (zh) * 2018-10-30 2019-03-26 西安理工大学 一种含石墨烯的水性环氧防腐涂料的制备方法

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