一种基于水固两相分散调控的石墨烯水性环氧富锌底漆及其制备方法和应用

    专利查询2022-07-07  216



    1.本发明属于钢结构防腐技术领域,具体涉及一种基于水固两相分散调控的石墨烯水性环氧富锌底漆及其制备方法和应用。


    背景技术:

    2.在重防腐涂料体系中,环氧富锌涂料是利用率较高的涂料之一。环氧富锌涂料在实际服役过程中,其防腐机理主要有两种:服役前期以牺牲阳极的阴极保护作用为主;服役后期以物理屏蔽效应为主。
    3.近年来,由于油性环氧富锌漆中挥发出的有机化合物(voc)会对环境及人体造成极大的危害。因此,人们的研究重点逐渐转向含有机溶剂量较少的水性环氧富锌涂料。然而由于水性环氧体系的限制,水性环氧富锌涂层的耐盐雾等性能远不如溶剂型的涂层,因此提升水性环氧体系涂层的耐腐蚀性能是目前科学和工程领域亟需解决的问题。
    4.石墨烯作为二维的纳米材料,具有极大的比表面积、导电性等,添加到富锌涂料中,可以弥补涂层中分离的锌粒子之间以及锌与钢基体之间的电接触,导通更多锌粉而形成更强大的导电网络,使得更多锌粉充当牺牲阳极,增强富锌涂层的阴极保护作用,是减少锌粉用量,提高富锌涂层耐腐蚀性的理想材料。同时,在服役后期,石墨烯还可以发挥物理屏蔽阻隔腐蚀介质的渗入,大幅度地提升涂层的耐蚀性。
    5.虽然近年来有一些专利和文献公开了石墨烯改性水性环氧富锌底漆及其制备工艺,但为了提高石墨烯的分散性,目前的制备工艺较为复杂,采用了大量的酸、碱或有毒试剂;而且,很少从防腐机理的角度,充分发挥石墨烯在腐蚀初期和中后期的作用,长效服役性能有待提升。这些都不利于石墨烯改性水性环氧富锌底漆的规模化制备和应用。


    技术实现要素:

    6.针对上述现有技术中存在的问题,本发明的目的在于设计提供一种基于水固两相分散调控的石墨烯水性环氧富锌底漆及其制备方法和应用。本发明石墨烯水性环氧富锌底漆实现了石墨烯在乳液中、树脂/锌粉界面间的良好分散性,在腐蚀初期充分发挥锌粉的阴极保护作用,在腐蚀的中后期充分发挥物理屏蔽效应,实现涂层的长效耐蚀性。
    7.为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
    8.一种基于水固两相分散调控的石墨烯水性环氧富锌底漆,其特征在于所述石墨烯水性环氧富锌底漆包括a组分和b组分;
    9.所述a组分包括以下质量百分比原料:水性环氧乳液45~75%,增稠剂1.5~1.8%,消泡剂0.2~0.3%,流平剂0.2~0.3%,湿润剂0.1~0.3%,防闪锈剂0.2~0.4%,乙二醇单丁醚3.5~3.8%,余量为氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液;
    10.所述b组分包括以下质量百分比原料:环氧固化剂15~25%,分散剂1~2%,消泡剂0.2%,气相二氧化硅0.6~0.8%,乙二醇丁醚乙酸酯3~5%,余量为石墨烯包覆锌粉。
    11.所述的一种基于水固两相分散调控的石墨烯水性环氧富锌底漆,其特征在于所述a组分与b组分的质量比为1:0.9~1.2。
    12.所述的一种基于水固两相分散调控的石墨烯水性环氧富锌底漆,其特征在于所述水性环氧乳液包括beckopox ep 384w/53wamp,所述环氧固化剂包括beckopox eh 2150w/70ep。
    13.所述的一种基于水固两相分散调控的石墨烯水性环氧富锌底漆的制备方法,其特征在于包括以下步骤:分别制备a组分和b组分后,按照a组分与b组分质量比为1:0.9~1.2的比例混合均匀获得石墨烯水性环氧富锌底漆。
    14.所述的制备方法,其特征在于所述制备a组分的方法包括以下步骤:
    15.(1)称取水性环氧乳液,在400~600转/分钟转速的搅拌状态下依次加入氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液、增稠剂、消泡剂、流平剂、湿润剂、防闪锈剂,继续搅拌15~25min;
    16.(2)加入乙二醇单丁醚,以400~600转/分钟转速搅拌均匀后,过滤,获得a组分。
    17.所述的制备方法,其特征在于所述步骤(1)中氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液的制备方法包括以下步骤:
    18.(a)称取氨基甲基丙醇,按照体积分数2~6%加入纯净水中,室温搅拌5~10min,获得氨基甲基丙醇的水溶液;
    19.(b)制备石墨烯粉体材料并按照质量分数0.02~0.8%加入到上述步骤(a)获得的氨基甲基丙醇的水溶液中,低速搅拌3~5min,循环超声分散5~10min,得到氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液,所述石墨烯粉体材料的比表面积为400~600m2/g,含-oh的比例小于5%,粒径0.5~5μm;
    20.(c)称取水合肼并按照体积分数0.1~1%加入到上述步骤(b)得到的氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液中,在50~80℃下搅拌3~5min,冷却至室温,得到氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液。
    21.所述的制备方法,其特征在于所述制备b组分的方法包括以下步骤:
    22.(1)称取环氧固化剂,在100~500转/分钟转速的搅拌状态下,加入分散剂、气相二氧化硅、消泡剂,搅拌均匀后转速升高至1000~1500转/分钟,分散20min;
    23.(2)以100~500转/分钟转速条件下加入石墨烯包覆锌粉,以800~1200转/分钟的转速分散15~20min,再以100~500转/分钟转速条件下加入乙二醇丁醚乙酸酯,搅拌10~15min,过滤,获得b组分。
    24.所述的制备方法,其特征在于所述石墨烯包覆锌粉的制备方法包括以下步骤:
    25.(a)制备氧化石墨烯,进行40~60%还原度的还原处理,再以质量分数0.5~5%加入纯净水中,循环超声分散5~10min,得到氧化石墨烯水溶液,所述氧化石墨烯的比表面积为180~280m2/g,含-oh的比例不小于25%,粒径5~15μm;
    26.(b)称取800~2000目的锌粉并以质量分数30~60%加入上述步骤(a)得到的氧化石墨烯水溶液中,低速搅拌10~15min,超声分散15~20min,得到氧化石墨烯/锌混合液;
    27.(c)称取水合肼并按照质量分数5~10%加入到上述步骤(b)得到的氧化石墨烯/锌混合液中,在50~80℃搅拌5~15min,冷却至室温,超声分散15~20min,过滤干燥,得到石墨烯包覆锌粉。
    28.所述的基于水固两相分散调控的石墨烯水性环氧富锌底漆在作为环氧富锌涂料中的应用。
    29.所述的制备方法在制备石墨烯水性环氧富锌底漆中的应用。
    30.与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
    31.1、本发明创新性采用基于水/固两相分散调控的石墨烯改性技术,实现石墨烯在乳液中、树脂/锌粉界面间的良好分散性,在腐蚀初期充分发挥锌粉的阴极保护作用,在腐蚀的中后期充分发挥物理屏蔽效应,实现涂层的长效耐蚀性,涂层的附着力0级、耐盐水浸泡达到1000小时以上、耐中性盐雾性能达到1500小时以上,盐雾后附着力不低于2级。
    32.2、本发明通过调控石墨烯的比表面积、含-oh量、粒径等结构特征,采用氨基甲基丙醇和水合肼等作为表面活性剂,避免了大量的酸碱使用,绿色环保。
    附图说明
    33.图1为本发明方法制备流程图;
    34.图2为实施例3过程中中性盐雾暴露1500小时之后的表面图;
    35.图3为实施例4制备的石墨烯包覆锌粉在涂层中的分布情况(箭头所指);
    36.图4为实施例5制备的氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液中石墨烯的透射电镜图。
    具体实施方式
    37.以下将结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
    38.实施例1:制备石墨烯水性环氧富锌底漆
    39.第一步:制备氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液
    40.(1)制备氨基甲基丙醇的水溶液,将氨基甲基丙醇按照体积分数2%加入纯净水中,在室温搅拌10分钟;
    41.(2)将比表面积为400~600m2/g,含-oh的比例小于5%,粒径0.5~5μm的石墨烯粉体材料以质量分数0.02%加入上述的氨基甲基丙醇水溶液中,低速搅拌3分钟,循环超声分散5分钟,得到氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液;
    42.(3)在上述制备的氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液中,按照体积分数加入0.1%的水合肼,在50℃搅拌3分钟,冷却至室温,得到氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液。
    43.第二步:制备石墨烯包覆锌粉:
    44.(1)将比表面积为180~280m2/g,含-oh的比例不小于25%,粒径5~15μm的氧化石墨烯以质量分数0.5%加入纯净水,循环超声分散5分钟,得到氧化石墨烯水溶液;
    45.(2)将目数为800目的锌粉以质量分数30%加入上述制备的氧化石墨烯水溶液中,低速搅拌10分钟,超声分散15分钟,得到氧化石墨烯/锌的混合液;
    46.(3)在上述制备的氧化石墨烯/锌的混合液中加入质量分数5%的水合肼,在50℃搅拌5分钟,冷却至室温,超声分散15分钟,过滤干燥,得到石墨烯包覆锌粉。
    47.第三步,制备a组元:
    48.按照质量份数准备下述原材料:45%的水性环氧乳液、1.8%的增稠剂、0.2%的消泡剂、0.2%的流平剂、0.1%的湿润剂、0.2%的防闪锈剂、3.5%的乙二醇单丁醚、49.1%的
    氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液;将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    49.(1)加入水性环氧乳液;
    50.(2)在400转/分钟搅拌状态下依次加入氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液、增稠剂、消泡剂、流平剂、湿润剂、防闪锈剂,继续搅拌15分钟;
    51.(3)加入乙二醇单丁醚以400转/分钟搅拌10分钟;
    52.(4)过滤。
    53.第四步,制备b组元:
    54.按照质量份数准备下述原材料:15%的环氧固化剂、2%的分散剂、0.2%的消泡剂、0.6%的气相二氧化硅、5%的乙二醇丁醚乙酸酯、79.2%的石墨烯包覆锌粉。将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    55.(1)加入环氧固化剂;
    56.(2)在500转/分钟的状态下加入分散剂、气相二氧化硅、消泡剂,搅拌均匀后转速升至1500转/分钟,分散20分钟;
    57.(3)将转速降至500转/分钟,加入石墨烯包覆锌粉,转速升至1200转/分钟分散15分钟;
    58.(4)将转速降至500转/分钟,加入乙二醇丁醚乙酸酯搅拌10分钟;
    59.(5)过滤。
    60.第五步,混合与喷涂
    61.将a组分和b组分按照质量比1:0.9混合,搅拌15分钟,按常规方法喷涂。如图1所示为本发明方法制备流程图。
    62.实施例2:制备石墨烯水性环氧富锌底漆
    63.第一步:制备氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液
    64.(1)制备氨基甲基丙醇的水溶液,将氨基甲基丙醇按照体积分数3%加入纯净水中,在室温搅拌5分钟;
    65.(2)将比表面积为400~600m2/g,含-oh的比例小于5%,粒径0.5~5μm的石墨烯粉体材料以质量分数0.08%加入上述的氨基甲基丙醇水溶液中,低速搅拌3分钟,循环超声分散6分钟,得到氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液;
    66.(3)在上述制备的氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液中,按照体积分数加入0.3%的水合肼,在60℃搅拌3分钟,冷却至室温,得到氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液。
    67.第二步:制备石墨烯包覆锌粉:
    68.(1)将比表面积为180~280m2/g,含-oh的比例不小于25%,粒径5~15μm的氧化石墨烯以质量分数1%加入纯净水,循环超声分散5分钟,得到氧化石墨烯水溶液;
    69.(2)将目数为1000目的锌粉以质量分数40%加入上述制备的氧化石墨烯水溶液中,低速搅拌10分钟,超声分散15分钟,得到氧化石墨烯/锌的混合液;
    70.(3)在上述制备的氧化石墨烯/锌的混合液中加入质量分数6%的水合肼,在60℃搅拌5分钟,冷却至室温,超声分散15分钟,过滤干燥,得到石墨烯包覆锌粉。
    71.第三步,制备a组元:
    72.按照质量份数准备下述原材料:54%的水性环氧乳液、1.5%的增稠剂、0.25%的消泡剂、0.25%的流平剂、0.3%的湿润剂、0.4%的防闪锈剂、3.6%的乙二醇单丁醚、
    40.125%的氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液;将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    73.(1)加入水性环氧乳液;
    74.(2)在600转/分钟搅拌状态下依次加入氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液、增稠剂、消泡剂、流平剂、湿润剂、防闪锈剂,继续搅拌25分钟;
    75.(3)加入乙二醇单丁醚以600转/分钟搅拌10分钟;
    76.(4)过滤。
    77.第四步,制备b组元:
    78.按照质量份数准备下述原材料:18%的环氧固化剂、1.2%的分散剂、0.2%的消泡剂、0.6%的气相二氧化硅、5%的乙二醇丁醚乙酸酯、76%的石墨烯包覆锌粉。将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    79.(1)加入环氧固化剂;
    80.(2)在400转/分钟的状态下加入分散剂、气相二氧化硅、消泡剂,搅拌均匀后转速升至1500转/分钟,分散20分钟;
    81.(3)将转速降至300转/分钟,加入石墨烯包覆锌粉,转速升至1000转/分钟分散20分钟;
    82.(4)将转速降至500转/分钟,加入乙二醇丁醚乙酸酯搅拌10分钟;
    83.(5)过滤。
    84.第五步,混合与喷涂
    85.将a组分和b组分按照质量比1:0.95混合,搅拌15分钟,按常规方法喷涂。
    86.实施例3:制备石墨烯水性环氧富锌底漆
    87.第一步:制备氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液
    88.(1)制备氨基甲基丙醇的水溶液,将氨基甲基丙醇按照体积分数4%加入纯净水中,在室温搅拌8分钟;
    89.(2)将比表面积为400~600m2/g,含-oh的比例小于5%,粒径0.5~5μm的石墨烯粉体材料以质量分数0.15%加入上述的氨基甲基丙醇水溶液中,低速搅拌4分钟,循环超声分散8分钟,得到氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液;
    90.(3)在上述制备的氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液中,按照体积分数加入0.6%的水合肼,在80℃搅拌5分钟,冷却至室温,得到氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液。
    91.第二步:制备石墨烯包覆锌粉:
    92.(1)将比表面积为180~280m2/g,含-oh的比例不小于25%,粒径5~15μm的氧化石墨烯以质量分数2%加入纯净水,循环超声分散5分钟,得到氧化石墨烯水溶液;
    93.(2)将目数为1500目的锌粉以质量分数50%加入上述制备的氧化石墨烯水溶液中,低速搅拌15分钟,超声分散20分钟,得到氧化石墨烯/锌的混合液;
    94.(3)在上述制备的氧化石墨烯/锌的混合液中加入质量分数8%的水合肼,在80℃搅拌10分钟,冷却至室温,超声分散20分钟,过滤干燥,得到石墨烯包覆锌粉。
    95.第三步,制备a组元:
    96.按照质量份数准备下述原材料:60%的水性环氧乳液、1.5%的增稠剂、0.3%的消泡剂、0.3%的流平剂、0.2%的湿润剂、0.3%的防闪锈剂、3.8%的乙二醇单丁醚、33.6%的
    氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液;将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    97.(1)加入水性环氧乳液;
    98.(2)在500转/分钟搅拌状态下依次加入氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液、增稠剂、消泡剂、流平剂、湿润剂、防闪锈剂,继续搅拌25分钟;
    99.(3)加入乙二醇单丁醚以500转/分钟搅拌10分钟;
    100.(4)过滤。
    101.第四步,制备b组元:
    102.按照质量份数准备下述原材料:20%的环氧固化剂、1.5%的分散剂、0.2%的消泡剂、0.7%的气相二氧化硅、4%的乙二醇丁醚乙酸酯、73.6%的石墨烯包覆锌粉。将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    103.(1)加入环氧固化剂;
    104.(2)在200转/分钟的状态下加入分散剂、气相二氧化硅、消泡剂,搅拌均匀后转速升至1000转/分钟,分散20分钟;
    105.(3)将转速降至100转/分钟,加入石墨烯包覆锌粉,转速升至800转/分钟分散20分钟;
    106.(4)将转速降至200转/分钟,加入乙二醇丁醚乙酸酯搅拌15分钟;
    107.(5)过滤。
    108.第五步,混合与喷涂
    109.将a组分和b组分按照质量比1:0.98混合,搅拌20分钟,按常规方法喷涂。如图2所示为本实施例中性盐雾暴露1500小时之后的表面图。
    110.实施例4:制备石墨烯水性环氧富锌底漆
    111.第一步:制备氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液
    112.(1)制备氨基甲基丙醇的水溶液,将氨基甲基丙醇按照体积分数4%加入纯净水中,在室温搅拌8分钟;
    113.(2)将比表面积为400~600m2/g,含-oh的比例小于5%,粒径0.5~5μm的石墨烯粉体材料以质量分数0.25%加入上述的氨基甲基丙醇水溶液中,低速搅拌5分钟,循环超声分散10分钟,得到氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液;
    114.(3)在上述制备的氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液中,按照体积分数加入1%的水合肼,在80℃搅拌5分钟,冷却至室温,得到氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液。
    115.第二步:制备石墨烯包覆锌粉:
    116.(1)将比表面积为180~280m2/g,含-oh的比例不小于25%,粒径5~15μm的氧化石墨烯以质量分数4%加入纯净水,循环超声分散10分钟,得到氧化石墨烯水溶液;
    117.(2)将目数为1800目的锌粉以质量分数60%加入上述制备的氧化石墨烯水溶液中,低速搅拌15分钟,超声分散20分钟,得到氧化石墨烯/锌的混合液;
    118.(3)在上述制备的氧化石墨烯/锌的混合液中加入质量分数8%的水合肼,在80℃搅拌15分钟,冷却至室温,超声分散20分钟,过滤干燥,得到石墨烯包覆锌粉。
    119.第三步,制备a组元:
    120.按照质量份数准备下述原材料:66%的水性环氧乳液、1.8%的增稠剂、0.2%的消泡剂、0.2%的流平剂、0.2%的湿润剂、0.3%的防闪锈剂、3.5%的乙二醇单丁醚、27.8%的
    氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液;将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    121.(1)加入水性环氧乳液;
    122.(2)在500转/分钟搅拌状态下依次加入氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液、增稠剂、消泡剂、流平剂、湿润剂、防闪锈剂,继续搅拌25分钟;
    123.(3)加入乙二醇单丁醚以500转/分钟搅拌10分钟;
    124.(4)过滤。
    125.第四步,制备b组元:
    126.按照质量份数准备下述原材料:20%的环氧固化剂、1.5%的分散剂、0.2%的消泡剂、0.7%的气相二氧化硅、4%的乙二醇丁醚乙酸酯、73.6%的石墨烯包覆锌粉。将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    127.(1)加入环氧固化剂;
    128.(2)在500转/分钟的状态下加入分散剂、气相二氧化硅、消泡剂,搅拌均匀后转速升至1000转/分钟,分散20分钟;
    129.(3)将转速降至100转/分钟,加入石墨烯包覆锌粉,转速升至800转/分钟分散20分钟;
    130.(4)将转速降至100转/分钟,加入乙二醇丁醚乙酸酯搅拌15分钟;
    131.(5)过滤。
    132.第五步,混合与喷涂
    133.将a组分和b组分按照质量比1:1.2混合,搅拌20分钟,按常规方法喷涂。如图3所示为实施例4制备的石墨烯包覆锌粉在涂层中的分布情况(箭头所指)。
    134.实施例5:制备石墨烯水性环氧富锌底漆
    135.第一步:制备氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液
    136.(1)制备氨基甲基丙醇的水溶液,将氨基甲基丙醇按照体积分数5%加入纯净水中,在室温搅拌8分钟;
    137.(2)将比表面积为400~600m2/g,含-oh的比例小于5%,粒径0.5~5μm的石墨烯粉体材料以质量分数0.5%加入上述的氨基甲基丙醇水溶液中,低速搅拌5分钟,循环超声分散10分钟,得到氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液;
    138.(3)在上述制备的氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液中,按照体积分数加入1%的水合肼,在80℃搅拌5分钟,冷却至室温,得到氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液。
    139.第二步:制备石墨烯包覆锌粉:
    140.(1)将比表面积为180~280m2/g,含-oh的比例不小于25%,粒径5~15μm的氧化石墨烯以质量分数5%加入纯净水,循环超声分散10分钟,得到氧化石墨烯水溶液;
    141.(2)将目数为2000目的锌粉以质量分数50%加入上述制备的氧化石墨烯水溶液中,低速搅拌15分钟,超声分散20分钟,得到氧化石墨烯/锌的混合液;
    142.(3)在上述制备的氧化石墨烯/锌的混合液中加入质量分数10%的水合肼,在80℃搅拌15分钟,冷却至室温,超声分散20分钟,过滤干燥,得到石墨烯包覆锌粉。
    143.第三步,制备a组元:
    144.按照质量份数准备下述原材料:75%的水性环氧乳液、1.5%的增稠剂、0.3%的消泡剂、0.3%的流平剂、0.2%的湿润剂、0.3%的防闪锈剂、3.8%的乙二醇单丁醚、18.6%的
    氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液;将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    145.(1)加入水性环氧乳液;
    146.(2)在500转/分钟搅拌状态下依次加入氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液、增稠剂、消泡剂、流平剂、湿润剂、防闪锈剂,继续搅拌15分钟;
    147.(3)加入乙二醇单丁醚以500转/分钟搅拌10分钟;
    148.(4)过滤。
    149.第四步,制备b组元:
    150.按照质量份数准备下述原材料:25%的环氧固化剂、2%的分散剂、0.2%的消泡剂、0.8%的气相二氧化硅、4%的乙二醇丁醚乙酸酯、68%的石墨烯包覆锌粉。将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    151.(1)加入环氧固化剂;
    152.(2)在100转/分钟的状态下加入分散剂、气相二氧化硅、消泡剂,搅拌均匀后转速升至1500转/分钟,分散20分钟;
    153.(3)将转速降至100转/分钟,加入石墨烯包覆锌粉,转速升至800转/分钟分散20分钟;
    154.(4)将转速降至500转/分钟,加入乙二醇丁醚乙酸酯搅拌10分钟;
    155.(5)过滤。
    156.第五步,混合与喷涂
    157.将a组分和b组分按照质量比1:1混合,搅拌20分钟,按常规方法喷涂。如图4所示为实施例5制备的氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液中石墨烯的透射电镜图。
    158.实施例6:制备石墨烯水性环氧富锌底漆
    159.第一步:制备氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液
    160.(1)制备氨基甲基丙醇的水溶液,将氨基甲基丙醇按照体积分数5%加入纯净水中,在室温搅拌8分钟;
    161.(2)将比表面积为400~600m2/g,含-oh的比例小于5%,粒径0.5~5μm的石墨烯粉体材料以质量分数0.8%加入上述的氨基甲基丙醇水溶液中,低速搅拌5分钟,循环超声分散10分钟,得到氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液;
    162.(3)在上述制备的氨基甲基丙醇/石墨烯水溶液中,按照体积分数加入1%的水合肼,在80℃搅拌5分钟,冷却至室温,得到氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液。
    163.第二步:制备石墨烯包覆锌粉:
    164.(1)将比表面积为180~280m2/g,含-oh的比例不小于25%,粒径5~15μm的氧化石墨烯以质量分数5%加入纯净水,循环超声分散10分钟,得到氧化石墨烯水溶液;
    165.(2)将目数为2000目的锌粉以质量分数60%加入上述制备的氧化石墨烯水溶液中,低速搅拌10分钟,超声分散20分钟,得到氧化石墨烯/锌的混合液;
    166.(3)在上述制备的氧化石墨烯/锌的混合液中加入质量分数10%的水合肼,在80℃搅拌15分钟,冷却至室温,超声分散20分钟,过滤干燥,得到石墨烯包覆锌粉。
    167.第三步,制备a组元:
    168.按照质量份数准备下述原材料:75%的水性环氧乳液、1.5%的增稠剂、0.3%的消泡剂、0.3%的流平剂、0.2%的湿润剂、0.3%的防闪锈剂、3.8%的乙二醇单丁醚、18.6%的
    氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液;将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    169.(1)加入水性环氧乳液;
    170.(2)在500转/分钟搅拌状态下依次加入氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液、增稠剂、消泡剂、流平剂、湿润剂、防闪锈剂,继续搅拌15分钟;
    171.(3)加入乙二醇单丁醚以500转/分钟搅拌10分钟;
    172.(4)过滤。
    173.第四步,制备b组元:
    174.按照质量份数准备下述原材料:25%的环氧固化剂、2%的分散剂、0.2%的消泡剂、0.8%的气相二氧化硅、4%的乙二醇丁醚乙酸酯、68%的石墨烯包覆锌粉。将准备好的原材料按照下述步骤加入反应釜制备:
    175.(1)加入环氧固化剂;
    176.(2)在100转/分钟的状态下加入分散剂、气相二氧化硅、消泡剂,搅拌均匀后转速升至1500转/分钟,分散20分钟;
    177.(3)将转速降至100转/分钟,加入石墨烯包覆锌粉,转速升至800转/分钟分散20分钟;
    178.(4)将转速降至500转/分钟,加入乙二醇丁醚乙酸酯搅拌10分钟;
    179.(5)过滤。
    180.第五步,混合与喷涂
    181.将a组分和b组分按照质量比1:1混合,搅拌20分钟,按常规方法喷涂。
    182.对比例1:
    183.与实施例1不同的是,以纯净水代替氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液,以800目的常规锌粉代替石墨烯包覆锌粉。
    184.对比例2:
    185.与实施例2不同的是,以纯净水代替氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液,以1000目的常规锌粉代替石墨烯包覆锌粉。
    186.对比例3:
    187.与实施例3不同的是,以纯净水代替氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液,以1500目的常规锌粉代替石墨烯包覆锌粉。
    188.对比例4:
    189.与实施例4不同的是,以纯净水代替氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液,以1800目的常规锌粉代替石墨烯包覆锌粉。
    190.对比例5:
    191.与实施例5不同的是,以纯净水代替氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液,以2000目的常规锌粉代替石墨烯包覆锌粉。
    192.对比例6:
    193.与实施例6不同的是,以纯净水代替氨基甲基丙醇修饰石墨烯水性分散液,以2000目的常规锌粉代替石墨烯包覆锌粉。
    194.本发明的实施例中主要的原材料的厂家和技术参数见表1。
    195.表1本发明实施例中主要原材料厂家及技术参数
    196.[0197][0198]
    性能检测:
    [0199]
    对上述实施例和对比例制备的底漆按照75~100微米喷涂在白口铁板上,干燥之后放置14天之后,进行涂层附着力、耐3.5%nacl水溶液浸泡和耐中性盐雾性能的检测,其中中性盐雾性能的试验条件如下:
    [0200]
    沉降盐溶液浓度:(50
    ±
    10)g/lnacl
    [0201]
    试验箱温度:(35 2)℃
    [0202]
    盐雾升降率:(1.0~2.0)ml/(80cm
    2 h)
    [0203]
    沉降盐溶液ph值(25℃):6.5~7.2
    [0204]
    性能检测结果如下表2所示:
    [0205]
    表2性能检测结果
    [0206]
    [0207]
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