一种海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料及其制备方法

本发明属于金属设备防腐工程，尤其涉及一种海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着海洋油气田工业的发展，海上开采，浮式设施,海底管线等不断增加，其面临着海洋环境下的腐蚀问题也日益严峻，在绿色发展背景下，防腐涂料的水性化势在必行，石墨烯在防腐涂料中的应用具有很大的潜力，然而，目前水性石墨烯复合重防腐涂料还存在一些问题和挑战，石墨烯含量过高可能影响涂层的附着力，此外，石墨烯具有优异的导电性，当涂层被破坏时，可能会发生电化学腐蚀，加速金属表面的腐蚀，从而使防腐功能失效，石墨烯的成本较高，限制了其在防腐涂料中的大范围应用，以及石墨烯防腐涂料的制备工艺效率较低，难以实现规模化生产；木质素是自然界中存量丰富的天然高分子聚合物，是一种含量极其丰富的可再生生物质资源，进行高值化利用研究，推广到绿色新材料生产中有重要意义，然而木质素分子结构复杂，性能不均一，并且缺乏亲水性官能团，使其水溶性和化学反应性能不适合标准化工业生产，限制了木质素的应用范围和使用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决上述背景技术提到的问题，提供一种海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料及其制备方法。

2、本发明的目的是通过以下方式实现的：一种海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份原料，环氧树脂30～50份、改性石墨烯10～15份、磷酸锌5～8份、滑石粉3～7份、碳酸钙5～10份、偶联剂2～5份、附着力促进剂1～3份、防沉剂1～2份、增稠剂1～5份、固化剂7～20份、其它助剂3～6份。

3、优选的，所述环氧树脂为水性环氧树脂f0704，固含量50%。

4、优选的，所述偶联剂为铝酸锆偶联剂。

5、优选的，所述防沉剂为水性防沉剂t100。

6、优选的，所述增稠剂为聚氨酯。

7、优选的，所述附着力促进剂为dp-18、dp-10中的一种或两种。

8、优选的，所述其它助剂为丙烯酸、苯甲胺中的一种或两种混合而成。

9、本发明的另一方面目的在于提供一种海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

10、s1：将木质素磺酸盐作为原料，氢氧化铁作为催化剂，过氧化氢作为氧化剂，对木质素磺酸盐进行羟基化改性，得到羟基化木质素磺酸盐，以增多接枝活性位点；

11、s2：再将羟基化木质素磺酸盐与氧化石墨烯接枝共聚改性石墨烯，增加石墨烯亲水活性官能团，提高改性石墨烯的水体分散性；

12、s3：最后将改性石墨烯加入水性环氧树脂中，既解决了改性石墨烯分散性差的问题，又使可再生的木质素到了资源化利用。

13、优选的，所述木质素磺酸盐为木质素黄酸钠。

14、优选的，所述氧化石墨烯层数为5～10层。

15、本发明提供的技术方案至少具有如下技术效果：采用羟基化木质素磺酸盐改性石墨烯复合材料为主要填料加入水性环氧树脂体系中，改性石墨烯复合材料使石墨烯分散性显著提高，降低了石墨烯添加量、发挥了木质素磺酸盐的耐磨、抗冲击、防腐性好的特点，提高了木质素利用价值；

16、羟值的测定按gb/t 7383-2020进行，结果表明与未经处理的木质素磺酸钠相比，羟基值含量由64.67mg/g增至118.39mg/g；

17、采用铝酸锆偶联剂，铝酸锆偶联剂通过羟基与金属表面的活性介质发生作用，增强了附着力，有效防止水，氧气等小分子气体的渗入，提高涂层的物理阻隔性；铝酸锆的羧基基团与改性石墨烯中的羟基发生缩聚反应，使材料均匀稳定，提高了防腐蚀效果；借助改性石墨烯独特的片状结构和良好的力学性质，降低了涂层厚度，有效降低涂层的内部应力，进一步提高了涂层的柔韧性、抗战冲击性、耐磨性和防腐蚀时间；

18、本发明无环境污染，对施工人员无健康影响，符合绿色低碳发展要求，可广泛应用于海洋环境下的钢架结构、石油化工设备等领域的腐蚀防护。

技术特征：

1.一种海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份原料，环氧树脂30～50份、改性石墨烯10～15份、磷酸锌5～8份、滑石粉3～7份、碳酸钙5～10份、偶联剂2～5份、附着力促进剂1～3份、防沉剂1～2份、增稠剂1～5份、固化剂7～20份、其它助剂3～6份。

2.根据权利要求1所述海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂为水性环氧树脂f0704，固含量50%。

3.根据权利要求1所述海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，所述偶联剂为铝酸锆偶联剂。

4.根据权利要求1所述海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，所述防沉剂为水性防沉剂t100。

5.根据权利要求1所述海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，所述增稠剂为聚氨酯。

6.根据权利要求1所述海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，所述附着力促进剂为dp-18、dp-10中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料，其特征在于，所述其它助剂为丙烯酸、苯甲胺中的一种或两种混合而成。

8.根据权利要求1-7任一项所述海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述木质素磺酸盐为木质素黄酸钠。

10.根据权利要求8所述海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯层数为5～10层。

技术总结
本发明属于金属设备防腐工程技术领域，尤其涉及一种海洋环境水性石墨烯复合防腐涂料及其制备方法，其特征在于，包括以下重量份原料，环氧树脂30～50份、改性石墨烯10～15份、磷酸锌5～8份、滑石粉3～7份、碳酸钙5～10份、偶联剂2～5份、附着力促进剂1～3份、防沉剂1～2份、增稠剂1～5份、固化剂7～20份、其它助剂3～6份。本发明通过改性石墨烯复合材料使石墨烯分散性显著提高，降低石墨烯添加量、发挥了木质素磺酸盐的耐磨、抗冲击、防腐性好的特点，提高了木质素利用价值。

技术研发人员：王树立,项小森,姚景,郝成名,吴茶水,张婉蓉
受保护的技术使用者：泉州职业技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9