CN114605891A - 一种水性双组分环氧富锌涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种水性双组分环氧富锌涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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刘文杰
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Abstract

本发明公开了一种水性双组分环氧富锌涂料及其制备方法和应用。本发明的水性双组分环氧富锌涂料由A组分和B组分按照质量比0.8～1.3:1组成，A组分包括锌粉、成膜助剂、分散剂、增稠剂、防沉剂和固化剂，B组分包括环氧树脂、聚苯胺‑氧化石墨烯复合浆料、防闪锈剂和水。本发明的水性双组分环氧富锌涂料具有锌粉含量低、水性环氧树脂体系对环境友好、制备工艺简单、生产成本低等优点，由其形成的涂层的防腐性能优异、附着力大、抗冲击性能优异，且还可以依据涂料的实际应用场景通过灵活控制锌粉的添加量来平衡成本与性能，适合进行大规模生产应用。

Description

一种水性双组分环氧富锌涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及金属防腐涂料技术领域，具体涉及一种水性双组分环氧富锌涂料及其制备方法和应用。
背景技术
环氧富锌底漆是以环氧树脂和锌粉为主要原料，并辅以增稠剂、填料、助剂、溶剂等组成的特种涂料，由其形成的涂层具有良好的防腐性能，在钢管、储罐、钢结构、集装箱等众多领域得到了广泛应用。
环氧富锌底漆对金属基材的保护作用主要表现为两个方面：牺牲阳极的阴极保护作用和物理阻隔作用。环氧富锌底漆中的基体树脂通常是不导电的，这就需要加入大量的锌粉用以保证形成的涂层具有足够大的电子传导率，进而发挥阴极保护作用。环氧富锌底漆中大量添加锌粉会导致制备成本升高、储存稳定性下降(锌粉易发生沉降)、对施工工人造成健康危害(大量使用的锌粉在施工时易产生锌雾)等问题。同时，锌基涂料在长期的使用过程中不可避免地会在锌颗粒间产生一些气孔，进而会导致涂层的粘结力和致密性下降，会加速腐蚀介质的进入。此外，环氧富锌底漆形成的涂层在使用过程中，随着时间的推移，涂层中的锌粉会产生不导电的氧化锌和氢氧化锌，从而会降低锌颗粒与金属底材之间的电导率，最终导致环氧富锌底漆的防腐性能显著下降。
因此，开发一种具备防腐性能优异、附着力大、锌粉含量低等优点的水性双组分环氧富锌涂料具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性双组分环氧富锌涂料及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是：
一种水性双组分环氧富锌涂料，由A组分和B组分按照质量比0.8～1.3:1组成：
所述A组分包括以下质量份的原料：
锌粉：40份～80份；
成膜助剂：5份～10份；
分散剂：0.2份～0.8份；
增稠剂：0.2份～0.7份；
防沉剂：0.2份～0.8份；
固化剂：4份～8份；
所述B组分包括以下质量份的原料：
环氧树脂：15份～40份；
聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料：1份～10份；
防闪锈剂：0.1份～0.5份；
水：3份～10份。
优选的，一种水性双组分环氧富锌涂料，由A组分和B组分按照质量比0.8～1.3:1组成：
所述A组分包括以下质量份的原料：
锌粉：45份～60份；
成膜助剂：5份～9份；
分散剂：0.2份～0.5份；
增稠剂：0.2份～0.5份；
防沉剂：0.2份～0.5份；
固化剂：4份～7份；
所述B组分包括以下质量份的原料：
环氧树脂：15份～25份；
聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料：5份～8份；
防闪锈剂：0.2份～0.5份；
水：3份～7份。
优选的，所述锌粉呈球状，粒径为3μm～5μm。
优选的，所述成膜助剂选自丙二醇苯醚、丙二醇甲醚中的至少一种。
优选的，所述分散剂为聚合物非离子型分散剂。
进一步优选的，所述分散剂选自湛新氰特的ADDITOL-VXW 6208/60、美国湛新的ADDITOL-VXW 6394中的至少一种。
更进一步优选的，所述分散剂为美国湛新的ADDITOL-VXW 6208/60。
优选的，所述增稠剂选自聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、脂肪酸酰胺蜡中的至少一种。
进一步优选的，所述增稠剂选自TEGO ViscoPlus 3060、太原美特翔科技有限公司的MT6650中的至少一种。
更进一步优选的，所述增稠剂为太原美特翔科技有限公司的MT 6650。
优选的，所述防沉剂选自疏水型气相二氧化硅、有机膨润土中的至少一种。
进一步优选的，所述防沉剂为汇富纳米材料股份有限公司的HB-151(疏水型气相二氧化硅)。
优选的，所述固化剂选自低粘度改性多元胺水性环氧固化剂、低粘度改性酰胺基胺加合物中的至少一种。
进一步优选的，所述固化剂选自美国瀚森的EPIKURE 8538-Y-68、美国瀚森的EPIKURE8545-W-52中的至少一种。
更进一步优选的，所述固化剂为美国瀚森的EPIKURE 8538-Y-68。
优选的，所述环氧树脂为非离子型水性分散液的固体双酚A型环氧树脂，环氧当量为500g/eq～600g/eq。
进一步优选的，所述环氧树脂为美国瀚森的Epikote 6520-WH-53A。
优选的，所述聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料由聚苯胺与氧化石墨烯通过原位聚合法制得。
进一步优选的，所述聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料通过以下方法制备得到：将氧化石墨烯和苯胺分散在溶剂体系中，再加入引发剂后进行聚合反应，即得聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料。
更进一步优选的，所述聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料通过以下方法制备得到：将氧化石墨烯和苯胺分散在水中，再加入引发剂后0℃～5℃下进行聚合反应，过滤，洗涤，加水超声，即得聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料。
优选的，所述氧化石墨烯、苯胺的质量比为0.01～0.1:1。
优选的，所述超声的功率为200W～300W。
优选的，所述超声的时间为30min～60min。
优选的，所述聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料的浓度为14mg/mL～70mg/mL。
优选的，所述氧化石墨烯由改进的hummers法制得。
进一步优选的，所述氧化石墨烯通过以下方法制备得到：将石墨加入硫酸-磷酸混合溶液中，0℃～5℃下搅拌，再加入高锰酸钾，45℃～55℃下进行氧化反应，再加水，90℃～95℃下搅拌，冷却，再加入过氧化氢溶液，搅拌，再进行水洗和醇洗，静置，除去上层清液，离心，除去上清液，下层浆料加水分散，多次洗涤至中性后再进行超声，即得氧化石墨烯水溶液浆料。
优选的，所述石墨、高锰酸钾的质量比为1:1.5～3.5。
进一步优选的，所述石墨、高锰酸钾的质量比为1:2.5。
优选的，所述氧化反应的时间为60min～200min。
进一步优选的，所述氧化反应的时间为120min。
优选的，所述氧化石墨烯浆料的浓度为6mg/mL～10mg/mL。
优选的，所述防闪锈剂选自有机酸盐、有机酸盐衍生物、有机螯合物、亚硝酸钠中的至少一种。
进一步优选的，所述防闪锈剂选自ASCOTEC公司的ASCOTRAN-H10、ASCOTEC公司的ASCOTRAN-H14中的至少一种。
上述水性双组分环氧富锌涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将成膜助剂和增稠剂混合均匀，再加入分散剂、防沉剂和固化剂后混合均匀，再加入锌粉后混合均匀，得到A组分；
2)将环氧树脂和聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料混合均匀，加水调节粘度，再加入防闪锈剂后混合均匀，得到B组分，再进行分装，即得水性双组分环氧富锌涂料。
上述水性双组分环氧富锌涂料的使用方法包括以下步骤：
将A组分和B组分按照配比加入搅拌机，调整搅拌机的转速至200r/min～400r/min，搅拌2min～5min，再用200目的纱布过滤，再加水调节涂料的黏度为涂三杯12s～14s，即可进行喷涂。
优选的，所述喷涂的喷枪压力为0.35MPa～0.7MPa，喷涂间距为30cm～40cm，漆膜厚度为80μm～100μm。
本发明的有益效果是：本发明的水性双组分环氧富锌涂料具有锌粉含量低、水性环氧树脂体系对环境友好、制备工艺简单、生产成本低等优点，由其形成的涂层的防腐性能优异、附着力大、抗冲击性能优异，且还可以依据涂料的实际应用场景通过灵活控制锌粉的添加量来平衡成本与性能，适合进行大规模生产应用。
具体来说：
1)本发明的水性双组分环氧富锌涂料中添加有聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料，聚苯胺-氧化石墨烯复合物的微观形貌呈片状，且与环氧防腐涂料体系的相容性较好，有利于更好地发挥阻隔作用，同时，聚苯胺具有导电性，可以提高锌粉之间的电导率，进而可以提高锌粉作为牺牲阳极材料的利用率，此外，聚苯胺对底层金属具有钝化作用，可以减缓腐蚀的速率，显著提高涂层的防腐性能，涂层的耐盐雾时间超过1700h，阻抗值可以提高1个数量级以上；
2)本发明的水性双组分环氧富锌涂料中添加有通过原位聚合制得的聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料，不仅克服了聚苯胺在水性体系中难以分散的问题，而且还避免了氧化石墨烯的极性基团易导致的涂层亲水性增大的问题；
3)本发明中的聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料与氧化石墨烯相比，其更容易在涂料中分散，极性降低，不易与锌粉团聚或与其他试剂发生反应；
4)本发明中的聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料具有未参与聚合的氨基，在涂料树脂交联固化过程中能够参与固化过程，在涂料中分散更稳定；
5)本发明的水性双组分环氧富锌涂料的锌粉含量低，成本较低，形成的涂层的致密程度高、耐蚀性能好、附着力大、硬度大、抗冲击性能高；
6)本发明的水性双组分环氧富锌涂料属于水性环氧树脂体系，对环境友好，安全环保。
附图说明
图1为实施例1中的氧化石墨烯的SEM图。
图2为对比例2中的聚苯胺浆料的SEM图。
图3为实施例1中的聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料的SEM图。
图4为实施例1～4和对比例1～2的环氧防腐漆膜耐中性盐雾1000h后的外观图。
图5为实施例1～4和对比例1～2的环氧防腐漆膜在质量分数3.5％的NaCl溶液中浸泡4h后的电化学测试Bode图。
图6为实施例1～4和对比例1～2的环氧防腐漆膜在质量分数3.5％的NaCl溶液中浸泡72h后的电化学测试Bode图。
图7为实施例1～4和对比例1～2的环氧防腐漆膜在质量分数3.5％的NaCl溶液中浸泡240h后的电化学测试Bode图。
图8为实施例1～4和对比例1～2的环氧防腐漆膜在质量分数3.5％的NaCl溶液中浸泡720h后的电化学测试Bode图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种水性双组分环氧富锌涂料，其原料组成如下表所示：
表1一种水性双组分环氧富锌涂料的原料组成表
Figure BDA0003555616340000051
Figure BDA0003555616340000061
上述水性双组分环氧富锌涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将90mL质量分数98％的浓硫酸和10mL质量分数85％的浓磷酸混合制成硫酸-磷酸混合溶液，再将硫酸-磷酸混合溶液置于冰水浴中，再加入2g的石墨，搅拌30min，再加入5g的高锰酸钾，50℃下氧化120min，再加入200mL的去离子水，95℃下搅拌15min，再加入30mL质量分数30％的过氧化氢溶液，搅拌15min，水洗，乙醇洗，静置24h，除去上层清液，转速10000r/min条件下离心，除去上清液，下层浆料加水分散，重复离心五次，再加入去离子水，进行超声，超声功率为250W，超声时间为30min，即得氧化石墨烯浆料(浓度为10mg/mL)；
2)取10mL步骤1)的氧化石墨烯浆料加入三口烧瓶，置于4℃以下冰水浴中，加入180mL去离子水，再加入2g的苯胺，搅拌30min，再取4.41g的过硫酸铵溶解于20mL浓度1mol/L的盐酸溶液，再缓缓滴加进三口烧瓶，4℃以下搅拌24h，过滤产物，水洗，乙醇洗至滤液无色，再加入去离子水超声处理，配置成浓度56mg/mL的聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料；
3)将锌粉、丙二醇甲醚、丙二醇苯醚、ADDITOL-VXW 6208/60、MT 6650、疏水型气相二氧化硅HB-151和EPIKURE8538-Y-68加入搅拌机I，调整搅拌机的转速至800r/min，搅拌20min，得到A组分；
4)将Epikote6520-WH-53A、聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料、ASCOTRAN-H14和去离子水加入搅拌机II，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，得到B组分，再进行分装，即得水性双组分环氧富锌涂料。
上述水性双组分环氧富锌涂料的使用方法包括以下步骤：将A组分和B组分按照质量比1:1加入搅拌机，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，再用200目的纱布过滤，再加水调节涂料的黏度为涂三杯14s，再进行喷涂，喷涂的喷枪压力为0.6MPa，喷涂间距为35cm，常温干燥72h，再50℃养护168h，即得环氧防腐漆膜(厚度80μm±10μm)。
实施例2：
一种水性双组分环氧富锌涂料，其原料组成如下表所示：
表2一种水性双组分环氧富锌涂料的原料组成表
Figure BDA0003555616340000071
上述水性双组分环氧富锌涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将90mL质量分数98％的浓硫酸和10mL质量分数85％的浓磷酸混合制成硫酸-磷酸混合溶液，再将硫酸-磷酸混合溶液置于冰水浴中，再加入2g的石墨，搅拌30min，再加入5g的高锰酸钾，50℃下氧化120min，再加入200mL的去离子水，95℃下搅拌15min，再加入30mL质量分数30％的过氧化氢溶液，搅拌15min，水洗，乙醇洗，静置24h，除去上层清液，转速10000r/min条件下离心，除去上清液，下层浆料加水分散，重复离心五次，再加入去离子水，进行超声，超声功率为250W，超声时间为30min，即得氧化石墨烯浆料(浓度为6mg/mL)；
2)取10mL步骤1)的氧化石墨烯浆料加入三口烧瓶，置于4℃以下冰水浴中，加入180mL去离子水，再加入2g的苯胺，搅拌30min，再取4.41g的过硫酸铵溶解于20mL浓度1mol/L的盐酸溶液，再缓缓滴加进三口烧瓶，4℃以下搅拌24h，过滤产物，水洗，乙醇洗至滤液无色，再加入去离子水超声处理，配置成浓度56mg/mL的聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料；
3)将锌粉、丙二醇甲醚、丙二醇苯醚、ADDITOL-VXW 6208/60、MT 6650、疏水型气相二氧化硅HB-151和EPIKURE8538-Y-68加入搅拌机I，调整搅拌机的转速至800r/min，搅拌20min，得到A组分；
4)将Epikote6520-WH-53A、聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料、ASCOTRAN-H14和去离子水加入搅拌机II，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，得到B组分，再进行分装，即得水性双组分环氧富锌涂料。
上述水性双组分环氧富锌涂料的使用方法包括以下步骤：将A组分和B组分按照质量比1:1加入搅拌机，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，再用200目的纱布过滤，再加水调节涂料的黏度为涂三杯14s，再进行喷涂，喷涂的喷枪压力为0.6MPa，喷涂间距为35cm，常温干燥72h，再50℃养护168h，即得环氧防腐漆膜(厚度80μm±10μm)。
实施例3：
一种水性双组分环氧富锌涂料，其原料组成如下表所示：
表3一种水性双组分环氧富锌涂料的原料组成表
Figure BDA0003555616340000081
Figure BDA0003555616340000091
上述水性双组分环氧富锌涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将90mL质量分数98％的浓硫酸和10mL质量分数85％的浓磷酸混合制成硫酸-磷酸混合溶液，再将硫酸-磷酸混合溶液置于冰水浴中，再加入2g的石墨，搅拌30min，再加入5g的高锰酸钾，50℃下氧化120min，再加入200mL的去离子水，95℃下搅拌15min，再加入30mL质量分数30％的过氧化氢溶液，搅拌15min，水洗，乙醇洗，静置24h，除去上层清液，转速10000r/min条件下离心，除去上清液，下层浆料加水分散，重复离心五次，再加入去离子水，进行超声，超声功率为250W，超声时间为30min，即得氧化石墨烯浆料(浓度为6mg/mL)；
2)取10mL步骤1)的氧化石墨烯浆料加入三口烧瓶，置于4℃以下冰水浴中，加入180mL去离子水，再加入2g的苯胺，搅拌30min，再取4.41g的过硫酸铵溶解于20mL浓度1mol/L的盐酸溶液，再缓缓滴加进三口烧瓶，4℃以下搅拌24h，过滤产物，水洗，乙醇洗至滤液无色，再加入去离子水超声处理，配置成浓度56mg/mL的聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料；
3)将锌粉、丙二醇甲醚、丙二醇苯醚、ADDITOL-VXW 6208/60、MT 6650、疏水型气相二氧化硅HB-151和EPIKURE8538-Y-68加入搅拌机I，调整搅拌机的转速至800r/min，搅拌20min，得到A组分；
4)将Epikote6520-WH-53A、聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料、ASCOTRAN-H14和去离子水加入搅拌机II，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，得到B组分，再进行分装，即得水性双组分环氧富锌涂料。
上述水性双组分环氧富锌涂料的使用方法包括以下步骤：将A组分和B组分按照质量比1:1加入搅拌机，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，再用200目的纱布过滤，再加水调节涂料的黏度为涂三杯14s，再进行喷涂，喷涂的喷枪压力为0.6MPa，喷涂间距为35cm，常温干燥72h，再50℃养护168h，即得环氧防腐漆膜(厚度80μm±10μm)。
实施例4：
一种水性双组分环氧富锌涂料(锌粉的添加量)，其原料组成如下表所示：
表4一种水性双组分环氧富锌涂料的原料组成表
Figure BDA0003555616340000101
上述水性双组分环氧富锌涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将90mL质量分数98％的浓硫酸和10mL质量分数85％的浓磷酸混合制成硫酸-磷酸混合溶液，再将硫酸-磷酸混合溶液置于冰水浴中，再加入2g的石墨，搅拌30min，再加入5g的高锰酸钾，50℃下氧化120min，再加入200mL的去离子水，95℃下搅拌15min，再加入30mL质量分数30％的过氧化氢溶液，搅拌15min，水洗，乙醇洗，静置24h，除去上层清液，转速10000r/min条件下离心，除去上清液，下层浆料加水分散，重复离心五次，再加入去离子水，进行超声，超声功率为250W，超声时间为30min，即得氧化石墨烯浆料(浓度为6mg/mL)；
2)取10mL步骤1)的氧化石墨烯浆料加入三口烧瓶，置于4℃以下冰水浴中，加入180mL去离子水，再加入2g的苯胺，搅拌30min，再取4.41g的过硫酸铵溶解于20mL浓度1mol/L的盐酸溶液，再缓缓滴加进三口烧瓶，4℃以下搅拌24h，过滤产物，水洗，乙醇洗至滤液无色，再加入去离子水超声处理，配置成浓度56mg/mL的聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料；
3)将锌粉、丙二醇甲醚、丙二醇苯醚、ADDITOL-VXW 6208/60、MT 6650、疏水型气相二氧化硅HB-151和EPIKURE8538-Y-68加入搅拌机I，调整搅拌机的转速至800r/min，搅拌20min，得到A组分；
4)将Epikote6520-WH-53A、聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料、ASCOTRAN-H14和去离子水加入搅拌机II，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，得到B组分，再进行分装，即得水性双组分环氧富锌涂料。
上述水性双组分环氧富锌涂料的使用方法包括以下步骤：将A组分和B组分按照质量比1:1加入搅拌机，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，再用200目的纱布过滤，再加水调节涂料的黏度为涂三杯14s，再进行喷涂，喷涂的喷枪压力为0.6MPa，喷涂间距为35cm，常温干燥72h，再50℃养护168h，即得环氧防腐漆膜(厚度80μm±10μm)。
对比例1：
一种水性双组分环氧富锌涂料(未添加聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料)，其原料组成如下表所示：
表5一种水性双组分环氧富锌涂料的原料组成表
Figure BDA0003555616340000111
上述水性双组分环氧富锌涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将锌粉、丙二醇甲醚、丙二醇苯醚、ADDITOL-VXW 6208/60、MT 6650、疏水型气相二氧化硅HB-151和EPIKURE8538-Y-68加入搅拌机I，调整搅拌机的转速至800r/min，搅拌20min，得到A组分；
2)将Epikote6520-WH-53A、ASCOTRAN-H14和去离子水加入搅拌机II，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，得到B组分，再进行分装，即得水性双组分环氧富锌涂料。
上述水性双组分环氧富锌涂料的使用方法包括以下步骤：将A组分和B组分按照质量比1:1加入搅拌机，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，再用200目的纱布过滤，再加水调节涂料的黏度为涂三杯14s，再进行喷涂，喷涂的喷枪压力为0.6MPa，喷涂间距为35cm，常温干燥72h，再50℃养护168h，即得环氧防腐漆膜(厚度80μm±10μm)。
对比例2：
一种水性双组分环氧富锌涂料(添加有聚苯胺浆料)，其原料组成如下表所示：
表6一种水性双组分环氧富锌涂料的原料组成表
Figure BDA0003555616340000121
上述水性双组分环氧富锌涂料的制备方法包括以下步骤：
1)将2g的苯胺加入三口烧瓶，置于4℃以下冰水浴中，再取4.41g的过硫酸铵溶解于20mL浓度1mol/L的盐酸溶液，再缓缓滴加进三口烧瓶，4℃以下搅拌24h，过滤产物，水洗，乙醇洗至滤液无色，再加入去离子水超声处理，配置成浓度56mg/mL的聚苯胺浆料；
2)将锌粉、丙二醇甲醚、丙二醇苯醚、ADDITOL-VXW 6208/60、MT 6650、疏水型气相二氧化硅HB-151和EPIKURE8538-Y-68加入搅拌机I，调整搅拌机的转速至800r/min，搅拌20min，得到A组分；
3)将Epikote6520-WH-53A、聚苯胺浆料、ASCOTRAN-H14和去离子水加入搅拌机II，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，得到B组分，再进行分装，即得水性双组分环氧富锌涂料。
上述水性双组分环氧富锌涂料的使用方法包括以下步骤：将A组分和B组分按照质量比1:1加入搅拌机，调整搅拌机的转速至200r/min，搅拌5min，再用200目的纱布过滤，再加水调节涂料的黏度为涂三杯14s，再进行喷涂，喷涂的喷枪压力为0.6MPa，喷涂间距为35cm，常温干燥72h，再50℃养护168h，即得环氧防腐漆膜(厚度80μm±10μm)。
性能测试：
1)实施例1中的氧化石墨烯、对比例2中的聚苯胺浆料和实施例1中的聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料的扫描电镜(SEM)图分别如图1～3所示。
由图1可知：氧化石墨烯呈现明显的片状结构，片层薄且具备明显的褶皱，层数较少。
由图2可知：聚苯胺形貌呈棒状，结构不规则且排列松散，部分聚集。
由图3可知：聚苯胺-氧化石墨烯复合材料具有明显的片状结构，通过聚苯胺与氧化石墨烯之间的相互吸附以及相互之间以酰胺键的键合，聚苯胺聚合后没有聚集，而是均匀分散在氧化石墨烯上。
2)实施例1～4和对比例1～2的环氧防腐漆膜的性能测试结果如表1所示，耐中性盐雾1000h后的外观图如图4(a～f依次为实施例1～4和对比例1～2的环氧防腐漆膜)所示，在质量分数3.5％的NaCl溶液中浸泡4h、72h、240h和720h后的电化学测试Bode图依次如图5～8所示：
表7实施例1～4和对比例1～2的环氧防腐漆膜的性能测试结果
Figure BDA0003555616340000131
Figure BDA0003555616340000141
注：
铅笔硬度：参照“GB/T 6739-2006色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度”进行测试；
附着力：参照“GB/T 9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验”进行测试；
耐冲击性：参照“GB/T 1732-1993漆膜耐冲击测定法”进行测试；
耐中性盐雾：参照“GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定”进行测试；
电化学测试：参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂电极，工作电极为带涂层的钢板[工作面积1.00cm2，膜厚为90μm±5μm]，频率范围为1×105Hz～1×10-2Hz，开路电位测量，交流正弦波信号振幅为10mV。
由表7和图4～8可知：
a)实施例1～4与对比例1～2相比，漆膜的耐盐雾性能均有较大提升；
b)实施例1与对比例1相比，区别在于是否添加聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料，聚苯胺具有导电作用，且在氧化石墨烯上原位聚合的聚苯胺具有独特的片状结构，增加了材料与锌粉接触的面积，使锌粉之间电导率提升，提高了锌粉利用率，同时，聚苯胺还具备使金属钝化，延缓腐蚀的机理；
c)实施例2与对比例2相比，区别在于聚苯胺是否有复合氧化石墨烯，纯聚苯胺虽然具备导电性，但形貌多为棒状且在水性涂料中较难分散，易团聚，难以发挥防腐作用，涂层防腐性能没有得到显著提升；
d)实施例3和实施例4均添加了聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料，区别在于锌粉的添加量，实施例3中锌粉的质量分数约为60％(以干膜固含量为基准，下同)，虽然防腐性能有所下降，但与对比例1(80％的锌粉添加量)相比防腐性能接近，聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料的加入取代了20％的锌粉，降低了涂层施工成本，达到节约资源保护环境的目的，而加入80％的锌粉则可以与聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料形成协同作用，显著提高涂层的防腐性能，耐盐雾时间可达1464h(实施例2)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性双组分环氧富锌涂料，由A组分和B组分按照质量比0.8～1.3:1组成，其特征在于：
所述A组分包括以下质量份的原料：
锌粉：40份～80份；
成膜助剂：5份～10份；
分散剂：0.2份～0.8份；
增稠剂：0.2份～0.7份；
防沉剂：0.2份～0.8份；
固化剂：4份～8份；
所述B组分包括以下质量份的原料：
环氧树脂：15份～40份；
聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料：1份～10份；
防闪锈剂：0.1份～0.5份；
水：3份～10份。
2.根据权利要求1所述的水性双组分环氧富锌涂料，其特征在于：所述锌粉呈球状，粒径为3μm～5μm。
3.根据权利要求1所述的水性双组分环氧富锌涂料，其特征在于：所述聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料由聚苯胺与氧化石墨烯通过原位聚合法制得。
4.根据权利要求3所述的水性双组分环氧富锌涂料，其特征在于：所述聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料通过以下方法制备得到：将氧化石墨烯和苯胺分散在溶剂体系中，再加入引发剂后进行聚合反应，即得聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料。
5.根据权利要求4所述的水性双组分环氧富锌涂料，其特征在于：所述氧化石墨烯、苯胺的质量比为0.01～0.1:1。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的水性双组分环氧富锌涂料，其特征在于：所述成膜助剂选自丙二醇苯醚、丙二醇甲醚中的至少一种；所述分散剂为聚合物非离子型分散剂；所述增稠剂选自聚乙烯蜡、聚酰胺蜡、脂肪酸酰胺蜡中的至少一种；所述防沉剂选自疏水型气相二氧化硅、有机膨润土中的至少一种；所述固化剂选自低粘度改性多元胺水性环氧固化剂、低粘度改性酰胺基胺加合物中的至少一种。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的水性双组分环氧富锌涂料，其特征在于：所述环氧树脂为非离子型水性分散液的固体双酚A型环氧树脂，环氧当量为500g/eq～600g/eq。
8.根据权利要求1～5中任意一项所述的水性双组分环氧富锌涂料，其特征在于：所述防闪锈剂选自有机酸盐、有机酸盐衍生物、有机螯合物、亚硝酸钠中的至少一种。
9.权利要求1～8中任意一项所述的水性双组分环氧富锌涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将成膜助剂和增稠剂混合均匀，再加入分散剂、防沉剂和固化剂后混合均匀，再加入锌粉后混合均匀，得到A组分；
2)将环氧树脂和聚苯胺-氧化石墨烯复合浆料混合均匀，加水调节粘度，再加入防闪锈剂后混合均匀，得到B组分，再进行分装，即得水性双组分环氧富锌涂料。
10.权利要求1～8中任意一项所述的水性双组分环氧富锌涂料用于金属防腐的应用。
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