本發(fā)明屬于表面處理技術(shù)，涉及一種石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料及其制備和使用方法。

背景技術(shù)：

帶銹涂料是低表面處理涂料的一種，主要指除了具備通用防腐底漆的防腐功能，同時兼具有可在銹蝕后帶銹的鋼鐵表面進(jìn)行涂裝使用的一類防腐防銹底漆。鋼鐵一旦發(fā)生腐蝕，鐵銹成分松散不緊密，與金屬本體的附著力小，會大量吸收水分和腐蝕介質(zhì)，導(dǎo)致腐蝕加速。因此對已經(jīng)發(fā)生銹蝕的鋼表面如何進(jìn)行有效防護(hù)，是行業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。工程結(jié)構(gòu)維修保養(yǎng)過程中，如不能進(jìn)行噴砂處理和明火操作的部位(如油罐)、工程表面處理難度大的部位(如跨海橋梁)等，普通涂料無法在上述低表面處理的表面進(jìn)行涂裝，造成了鋼結(jié)構(gòu)的保養(yǎng)困難。帶銹涂料可用于上述修補(bǔ)保養(yǎng)困難的鋼結(jié)構(gòu)表面，以滿足某些特殊場所不能進(jìn)行徹底除銹的需求。水性涂料由于以水作為溶劑，在生產(chǎn)制造和施工時對環(huán)境的污染較傳統(tǒng)涂料大大降低，因此已經(jīng)成為了涂料行業(yè)未來的主要發(fā)展方向，水性帶銹涂料不僅具有施工低除銹要求的優(yōu)點(diǎn)，并且?guī)缀鯚o有害物質(zhì)排放，具有廣闊的市場前景和發(fā)展?jié)摿?。目前已?jīng)有一定數(shù)量的關(guān)于水性帶銹涂料研究，如中國專利CN103305076A，CN103897510A，CN102838914A等，但上述專利發(fā)明的水性帶銹涂料在介質(zhì)屏蔽能力和防腐性能方面均有限，需要配合其他表面涂料的涂裝實(shí)現(xiàn)帶銹和防腐的雙重功能，造成了其使用壽命的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提出一種石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料及其制備和使用方法，以便提高水性帶銹涂料在介質(zhì)屏蔽能力和防腐性能方面的能力，延長其使用壽命。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料，其特征在于，它是成膜物、轉(zhuǎn)化劑、助劑、填料和水的混合物，水占混合物重量的8％～15％，轉(zhuǎn)化劑占混合物重量的8％～10％，助劑占混合物重量的1％～2％，填料占混合物重量的15％～20％，余量為成膜物；成膜物為偏氯乙烯與石墨烯改性丙烯酸的共聚乳液，其中，石墨烯為10層以下結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)化劑為單寧酸、磷酸、乙二胺四乙酸或草酸中的一種或幾種的混合物；助劑為醇類防凍劑、銨鹽分散劑、礦物油消泡劑和聚氨酯增稠劑的混合物；填料是沉淀硫酸鋇和硅酸鋁鍶的混合物，沉淀硫酸鋇和硅酸鋁鍶的重量比為1:1～2。

如上面所述的石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料的制備方法，其特征在于，制備的步驟如下：

1、配料：按比例分別稱取各種原料；

2、預(yù)混合：將水加入帶有攪拌裝置的容器中，向稱取的水中加入轉(zhuǎn)化劑和助劑，在1000rpm～1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌分散至少5min，繼續(xù)攪拌并逐漸加入填料，攪拌均勻后即得到混合液；

3、研磨：將混合液放入砂磨機(jī)研磨，直至細(xì)度低于40μm后出料，得到色漿；

4、混合：向色漿中加入成膜物，在300rpm～1000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌分散至少5min，即得到石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料。

如上面所述石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料的使用方法，其特征在于，使用的步驟如下：

1、基底預(yù)處理：用砂紙或噴砂裝置將待涂覆基底表面的浮銹和氧化皮等去除，可保留一定量的表面鐵銹，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；

2、涂覆：向基底表面刷涂或使用噴槍噴涂石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料，涂覆厚度為0.07mm～0.5mm；

3、固化：將涂覆的石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料涂層在常溫環(huán)境下固化5天～7天。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：提出了一種石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料及其制備和使用方法，提高了水性帶銹涂料在介質(zhì)屏蔽能力和防腐性能方面的能力，延長了其使用壽命。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料，其特征在于，它是成膜物、轉(zhuǎn)化劑、助劑、填料和水的混合物，水占混合物重量的8％～15％，轉(zhuǎn)化劑占混合物重量的8％～10％，助劑占混合物重量的1％～2％，填料占混合物重量的15％～20％，余量為成膜物；成膜物為偏氯乙烯與石墨烯改性丙烯酸的共聚乳液，其中，石墨烯為10層以下結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)化劑為單寧酸、磷酸、乙二胺四乙酸或草酸中的一種或幾種的混合物；助劑為醇類防凍劑、銨鹽分散劑、礦物油消泡劑和聚氨酯增稠劑的混合物；填料是沉淀硫酸鋇和硅酸鋁鍶的混合物，沉淀硫酸鋇和硅酸鋁鍶的重量比為1:1～2。

如上面所述的石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料的制備方法，其特征在于，制備的步驟如下：

1、配料：按比例分別稱取各種原料；

2、預(yù)混合：將水加入帶有攪拌裝置的容器中，向稱取的水中加入轉(zhuǎn)化劑和助劑，在1000rpm～1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌分散至少5min，繼續(xù)攪拌并逐漸加入填料，攪拌均勻后即得到混合液；

3、研磨：將混合液放入砂磨機(jī)研磨，直至細(xì)度低于40μm后出料，得到色漿；

4、混合：向色漿中加入成膜物，在300rpm～1000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌分散至少5min，即得到石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料。

如上面所述石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料的使用方法，其特征在于，使用的步驟如下：

1、基底預(yù)處理：用砂紙或噴砂裝置將待涂覆基底表面的浮銹和氧化皮等去除，可保留一定量的表面鐵銹，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；

2、涂覆：向基底表面刷涂或使用噴槍噴涂石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料，涂覆厚度為0.07mm～0.5mm；

3、固化：將涂覆的石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料涂層在常溫環(huán)境下固化5天～7天。

本發(fā)明的工作原理是：石墨烯是近年研究進(jìn)展較快的一種材料，由于其二維結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)而展現(xiàn)出了極為優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等方面的性能，并且由于尺寸效應(yīng)和超高比表面積，石墨烯材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于防腐領(lǐng)域。本發(fā)明首先使用石墨烯改性丙烯酸樹脂乳液，之后與偏氯乙烯進(jìn)行共聚合，得到石墨烯改性的樹脂體系，之后與轉(zhuǎn)化劑、助劑和填料復(fù)配后研磨分散，即可得到具有銹轉(zhuǎn)化和防腐雙功能的水性涂料。

實(shí)施例1

1、配料：分別稱取偏氯乙烯與石墨烯改性丙烯酸共聚乳液60g，單寧酸5g，乙二胺四乙酸5g，乙二醇1g，銨鹽分散劑0.6g，礦物油消泡劑0.1g，聚氨酯增稠劑0.3g，沉淀硫酸鋇10g，硅酸鋁鍶10g，水8g。

2、預(yù)混合：向稱取的水中加入單寧酸，乙二胺四乙酸，銨鹽分散劑，礦物油消泡劑和聚氨酯增稠劑，在1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌分散5min，繼續(xù)攪拌并逐漸加入沉淀硫酸鋇和硅酸鋁鍶，攪拌均勻后即得到混合液；

3、研磨：將混合液放入砂磨機(jī)研磨，直至細(xì)度低于40μm后出料，得到色漿；

4、混合：向色漿中加入成膜物，在1000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌分散5min，即得到石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料。

如上面所述石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料的使用方法，其特征在于，使用的步驟如下：

1、基底預(yù)處理：用砂紙或噴砂裝置將待涂覆基底表面的浮銹和氧化皮等去除，可保留一定量的表面鐵銹，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；

2、涂覆：向基底表面刷涂或使用噴槍噴涂石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料，涂覆厚度為0.07mm；

3、固化：將涂覆的石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料涂層在常溫環(huán)境下固化5天。

制備的涂覆有石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料的鋼材表面鐵銹擴(kuò)展被抑制，并且具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，在中性鹽霧模擬加速腐蝕下可以在700h后保持底材不腐蝕，不返銹。

實(shí)施例2

1、配料：分別稱取偏氯乙烯與石墨烯改性丙烯酸共聚乳液61g，草酸5g，乙二胺四乙酸3g，乙二醇0.5g，銨鹽分散劑0.3g，礦物油消泡劑0.1g，聚氨酯增稠劑0.1g，沉淀硫酸鋇5g，硅酸鋁鍶10g，水15g。

2、預(yù)混合：向稱取的水中加入單寧酸，乙二胺四乙酸，銨鹽分散劑，礦物油消泡劑和聚氨酯增稠劑，在1000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌分散10min，繼續(xù)攪拌并逐漸加入沉淀硫酸鋇和硅酸鋁鍶，攪拌均勻后即得到混合液；

3、研磨：將混合液放入砂磨機(jī)研磨，直至細(xì)度低于40μm后出料，得到色漿；

4、混合：向色漿中加入成膜物，在300rpm轉(zhuǎn)速下攪拌分散10min，即得到石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料。

如上面所述石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料的使用方法，其特征在于，使用的步驟如下：

1、基底預(yù)處理：用砂紙或噴砂裝置將待涂覆基底表面的浮銹和氧化皮等去除，可保留一定量的表面鐵銹，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；

2、涂覆：向基底表面刷涂或使用噴槍噴涂石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料，涂覆厚度為0.5mm；

3、固化：將涂覆的石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料涂層在常溫環(huán)境下固化7天。

制備的涂覆有石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料的鋼材表面鐵銹擴(kuò)展被抑制，并且具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，在中性鹽霧模擬加速腐蝕下可以在1000h后保持底材不腐蝕，不返銹。

實(shí)施例3

1、配料：分別稱取偏氯乙烯與石墨烯改性丙烯酸共聚乳液61g，磷酸3g，乙二胺四乙酸6g，乙二醇1g，銨鹽分散劑0.6g，礦物油消泡劑0.1g，聚氨酯增稠劑0.3g，沉淀硫酸鋇8g，硅酸鋁鍶10g，水10g。

2、預(yù)混合：向稱取的水中加入磷酸，乙二胺四乙酸，銨鹽分散劑，礦物油消泡劑和聚氨酯增稠劑，在1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌分散5min，繼續(xù)攪拌并逐漸加入沉淀硫酸鋇和硅酸鋁鍶，攪拌均勻后即得到混合液；

3、研磨：將混合液放入砂磨機(jī)研磨，直至細(xì)度低于40μm后出料，得到色漿；

4、混合：向色漿中加入成膜物，在800rpm轉(zhuǎn)速下攪拌分散10min，即得到石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料。

如上面所述石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料的使用方法，其特征在于，使用的步驟如下：

1、基底預(yù)處理：用砂紙或噴砂裝置將待涂覆基底表面的浮銹和氧化皮等去除，可保留一定量的表面鐵銹，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；

2、涂覆：向基底表面刷涂或使用噴槍噴涂石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料，涂覆厚度為0.2mm；

3、固化：將涂覆的石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料涂層在常溫環(huán)境下固化7天。

制備的涂覆有石墨烯增強(qiáng)水性帶銹涂料的鋼材表面鐵銹擴(kuò)展被抑制，并且具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，在中性鹽霧模擬加速腐蝕下可以在1000h后保持底材不腐蝕，不返銹。