本发明属于水性防腐涂料技术领域，尤其涉及一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料及其制备方法。
背景技术：
随着各国环保法规的健全和环保意识的增强，传统的溶剂型涂料中挥发性有机化合物(voc)以及有害空气污染物(hap)的排放愈来愈受到限制，环境友好型的水性涂料成为了当前涂料行业的发展趋势。
单组份水性聚氨酯涂料有很高的断裂伸长率和适当的强度，但漆膜硬度、外观、耐化学介质等不理想。双组份水性聚氨酯由聚多元醇乳液或分散体组成的羟基树脂及亲水改性含nco基的固化剂组成，具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能，是水性聚氨酯防腐涂料研究的热点。水性聚氨酯涂料具有优异的防腐性、耐候性，常被用于金属表面腐蚀防护。但为了获得更高的防腐性能，很多有毒有害的防锈填料被加入其中，如铁红、中铬黄、含铅填料等。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料及其制备方法，旨在解决双组份水性聚氨酯防腐涂料通过添加有毒有害的防锈填料来提高涂料防腐性能的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，包括a组分和b组分；
以所述a组分的总重量为100％计，所述a组分包括如下重量百分含量的下述组分：
其中，所述水性石墨烯浆料中的石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯为由石墨烯和吸附在所述石墨烯表面的平面芳香环组成的非共价键功能化改性石墨烯，且所述石墨烯与所述平面芳香环通过π-π键吸附结合；
以所述b组分的总重量为100％计，所述b组分包括如下重量百分含量的下述组分：
水性异氰酸酯固化剂50～80％；
助溶剂20～50％。
本发明另一方面提供一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
按照本发明所述石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料的配方称取各组分；
将配方a组分去离子水、水性分散剂、基材润湿剂进行第一混合处理后，加入水性石墨烯浆料、环保防锈填料、其他颜填料进行第二混合处理；加入消泡剂进行第三混合处理，制得混合浆料；
将所述混合浆料研磨至细度达到≤30um，得到研磨浆料；
在所述研磨浆料中加入多功能调节助剂、防闪锈剂、水性羟基丙烯酸乳液，经第四混合处理后加入脱泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂，进行第五混合处理，过滤处理得到石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料a组份；
将b组分的水性异氰酸酯固化剂、助溶剂，分散处理，制得石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料b组分。
本发明提供的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，所述水性石墨烯浆料中的石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯为利用非共价键对石墨烯进行功能化改性获得，具体的，所述改性石墨烯为由石墨烯和吸附在所述石墨烯表面的平面芳香环组成的非共价键功能化改性石墨烯，且所述石墨烯与所述平面芳香环通过π-π键吸附结合。一方面，具有大π键的平面芳香环物质吸附在石墨烯表面，使得被吸附的石墨烯表面带正电荷，石墨烯片层间的这种静电斥力能大幅度提高石墨烯的亲水性。经过亲水性改性的石墨烯即水性石墨烯浆料含有少量的亲水基，与水性异氰酸酯固化剂中异氰酸酯基封端的聚氨酯分子充分反应，石墨烯嵌入到交联聚氨酯大分子链中，提高了聚氨酯涂料漆膜的致密度和力学性能。另一方面，非共价键功能化改性的石墨烯对石墨烯本征结构破坏较弱，因此，其在提高石墨烯的亲水性的基础上能最大程度地保持石墨烯的固有性能。改性石墨烯的石墨烯纳米片相互堆叠，形成连续致密的片层网络结构，大幅度提高漆膜的力学性能、耐水性、耐候性。
本发明的石墨烯改性水性聚氨酯防腐涂料，可显著提升涂料的防腐性、耐候性、耐热性、耐水性及柔韧性。所述涂料具有优异的防腐性能、耐候性和耐水性，可作为面漆用于建筑钢结构、工程机械、桥梁钢结构、集装箱等防腐领域，延长钢结构的腐蚀服役周期。此外，由于本发明通过添加改性处理的水性石墨烯浆料，不需要通过依赖有毒有害的防锈填料来提高涂料防腐性能，因此，可以提高双组份水性聚氨酯防腐涂料的环保性能。
本发明提供的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料的制备方法，a组分通过将各原材料依次混合分散和研磨后得到，涂料b组分通过将各原材料依次混合分散后得到，制备方法简单易控。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例一方面提供一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，包括a组分和b组分；
以所述a组分的总重量为100％计，所述a组分包括如下重量百分含量的下述组分：
其中，所述水性石墨烯浆料中的石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯为由石墨烯和吸附在所述石墨烯表面的平面芳香环组成的非共价键功能化改性石墨烯，且所述石墨烯与所述平面芳香环通过π-π键吸附结合；
以所述b组分的总重量为100％计，所述b组分包括如下重量百分含量的下述组分：
水性异氰酸酯固化剂50～80％；
助溶剂20～50％。
本发明实施例提供的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，所述水性石墨烯浆料中的石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯为利用非共价键对石墨烯进行功能化改性获得，具体的，所述改性石墨烯为由石墨烯和吸附在所述石墨烯表面的平面芳香环组成的非共价键功能化改性石墨烯，且所述石墨烯与所述平面芳香环通过π-π键吸附结合。一方面，具有大π键的平面芳香环物质吸附在石墨烯表面，使得被吸附的石墨烯表面带正电荷，石墨烯片层间的这种静电斥力能大幅度提高石墨烯的亲水性。经过亲水性改性的石墨烯即水性石墨烯浆料含有少量的亲水基，与水性异氰酸酯固化剂中异氰酸酯基封端的聚氨酯分子充分反应，石墨烯嵌入到交联聚氨酯大分子链中，提高了聚氨酯涂料漆膜的致密度和力学性能。另一方面，非共价键功能化改性的石墨烯对石墨烯本征结构破坏较弱，因此，其在提高石墨烯的亲水性的基础上能最大程度地保持石墨烯的固有性能。改性石墨烯的石墨烯纳米片相互堆叠，形成连续致密的片层网络结构，大幅度提高漆膜的力学性能、耐水性、耐候性。
本发明实施例以石墨烯改性水性聚氨酯防腐涂料，可显著提升涂料的防腐性、耐候性、耐热性、耐水性及柔韧性。所述涂料具有优异的防腐性能、耐候性和耐水性，可作为面漆用于建筑钢结构、工程机械、桥梁钢结构、集装箱等防腐领域，延长钢结构的腐蚀服役周期。此外，由于本发明通过添加改性处理的水性石墨烯浆料，不需要通过依赖有毒有害的防锈填料来提高涂料防腐性能，因此，可以提高双组份水性聚氨酯防腐涂料的环保性能。
本发明实施例中，所述a组分用于固化成膜。
具体的，所述水性石墨烯浆料中的石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯为由石墨烯和吸附在所述石墨烯表面的平面芳香环组成的非共价键功能化改性石墨烯，且所述石墨烯与所述平面芳香环通过π-π键吸附结合。由此得到的改性石墨烯，一方面具有大π键的平面芳香环物质吸附在石墨烯表面，被吸附的石墨烯表面带正电荷，石墨烯片层间的这种静电斥力能大幅度提高石墨烯的亲水性，提高聚氨酯涂料漆膜的致密度和力学性能。另一方面，非共价键功能化改性的石墨烯对石墨烯本征结构破坏较弱，能最大程度地保持石墨烯的固有性能，二维片层结构的石墨烯在涂层中片片堆叠，大幅度提高了漆膜的硬度、柔韧性、耐候性和耐水性。优选的，所述改性石墨烯中，石墨烯与平面芳香环的摩尔比为0.8:1-1.4。上述比例范围内的改性石墨烯不仅能够更好地平衡改性后的石墨烯的亲水性和固有性能，而且使得聚氨酯涂料漆膜的致密度、力学性能、硬度、柔韧性、耐候性和耐水性的综合性能更优。具体优选的，所述改性石墨烯中，石墨烯与平面芳香环的摩尔比为0.8:1.2，此时得到的聚氨酯涂料漆膜的致密度、力学性能、硬度、柔韧性、耐候性和耐水性的综合性能最优。对于实施例所述水性石墨烯浆料的重量百分含量为0.5～3％，具体可为0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％。若所述所述水性石墨烯浆料的含量过低，则难以实现上述效果。
作为一种优选实施方式，所述水性石墨烯浆料以氧化石墨烯为原料，在将所述氧化石墨烯还原的过程中加入平面芳香环物质，通过π-π进行非共价键功能化改性石墨烯，提高石墨烯的亲水性，制备水性石墨烯浆料。
本发明实施例中，所述水性羟基丙烯酸乳液作为a组分基体成分，至涂料中主要的成膜物质。所述水性羟基丙烯酸乳液为具有较高羟基含量的水性羟基丙烯酸酯多元醇，优选的，所述水性羟基丙烯酸乳液中的水性羟基丙烯酸中，羟基的质量百分含量为3.5％-4.5％，从而高效地与水性异氰酸酯固化剂中的-nco基团进行交联反应，固化成膜。若所述水性羟基丙烯酸中羟基的质量百分含量过高，一方面，部分羟基被屏蔽在分子链中，不能与-nco基团进行交联反应，涂膜的耐水性和耐化学品性能较差；另一方面，水性羟基丙烯酸中羟基含量过高，乳液粒子变粗，乳液变得不稳定，从而影响涂料的稳定性。若所述水性羟基丙烯酸中羟基的质量百分含量过低，水性羟基丙烯酸与-nco基团的交联度低，涂膜的耐水性和耐化学品性能较差；同时，乳液亲水性降低。
进一步优选的，所述水性羟基丙烯酸乳液的质量百分含量为50％-70％。优选的水性羟基丙烯酸乳液固含量能够提供合适的羟基含量，从而与固化剂交联形成致密度合适的膜层。若所述水性羟基丙烯酸乳液中羟基丙烯酸乳液含量过高，基料固化成膜后分子结构较为致密，漆膜中防腐颜填料和耐候性颜填料较少，漆膜的防腐性能和耐候性能较差。若所述水性羟基丙烯酸乳液中羟基丙烯酸乳液含量过低，涂膜中颜填料粒子不能被基料包围，从而形成空隙，抗渗透能力迅速下降，附着力减弱，漆膜防锈性能和耐候性能急剧下降。
具体优选的，所述水性羟基丙烯酸乳液选自拜耳bayhydrola2470、拜耳bayhydrola145、万华antkote2042、万华antkote2043的一种。优选的水性羟基丙烯酸乳液，在于固化剂交联的同时，能够包覆合适含量的颜填料粒子，赋予膜层优异的附着力、抗渗透能力、漆膜防锈性能、防腐性能和和耐候性能。
本发明实施例所述水性羟基丙烯酸乳液的重量百分含量为50～70％，具体可为50％、55％、60％、62％、65％、70％。
本发明实施例中，所述基材润湿剂可以降低表面张力，使得涂料在涂膜过程中可以顺利铺展。优选的，所述基材润湿剂选自有机硅表面活性剂。具体优选的，所述基材润湿剂为tego4100、tego270的一种或两种。本发明实施例所述基材润湿剂的重量百分含量为0.1～0.3％，具体可为0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％。
本发明实施例中，石墨烯的引入，容易发生团聚现象，此外，颜填料的添加，也容易沉降。有鉴于此，石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料中添加有水性分散剂。所述水性分散剂刻蚀实现石墨烯、颜填料在涂料体系中的稳定分散。优选的，所述水性分散剂为含高颜料亲和基团的聚合物。所述含高颜料亲和基团的聚合物通过颜料亲和基团实现与颜填料的结合，从而促进颜填料(如环保防锈填料、其他颜填料等)在涂料体系中均匀分散。具体优选的，所述水性分散剂选自嵌段型高分子分散剂、高分子羧酸盐类分散剂中的至少一种。本发明实施例所述水性分散剂的重量百分含量为1～4％，具体可为1％、2％、2.5％、3％、4％。
本发明实施例中，所述增稠剂用于改善的粘稠度，所述增稠剂为水性增稠剂，优选的，所述增稠剂为非离子缔合型聚氨酯增稠剂。本发明实施例所述增稠剂的重量百分含量为0.1～0.5％，具体可为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％。
本发明实施例中，选的，所述流平剂为聚醚有机硅聚合物流平剂、非离子缔合型聚氨酯增稠流平剂的一种或两种。本发明实施例所述流平剂的重量百分含量为0.1～0.5％，具体可为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％。
本发明实施例中，所述多功能调节助剂的可以调节涂料的ph值，使整个涂料体系稳定；提高分散剂的分散效果，改善沉降；提高漆膜耐水性、耐擦洗性。优选的，所述多功能调节助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇(amp-95)。所述2-氨基-2-甲基-1-丙醇具有优异的综合性能，可以同时有效调节涂料体系的ph、分散性、耐水性和耐擦洗性，提高涂料体系的综合性能。本发明实施例所述多功能调节助剂的重量百分含量为0.1～0.5％，具体可为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％。
本发明实施例中，优选的，所述消泡剂为聚醚改性硅氧烷水性消泡剂。本发明实施例所述消泡剂的重量百分含量为0.1～0.5％，具体可为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％。
本发明实施例中，优选的，所述脱泡剂为聚醚聚硅氧烷共聚物脱泡剂。本发明实施例所述脱泡剂的重量百分含量为0.1～0.5％，具体可为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％。本发明实施例将消泡剂和脱泡剂同时使用，其中，所述消泡剂具有低表面张力，进入泡沫膜中，使原本弹性抗干扰内聚力降低，从而使泡沫膜破裂。而所述脱泡剂的作用只在表面有效，气泡必须达到表面，才能实现完全消泡。脱泡剂可以提高气泡的上升速度，消泡剂和脱泡剂配合使用能达到快速有效消泡的效果。
本发明实施例中，由于添加有水性石墨烯浆料，不需要添加一些含铅含铬的有毒防锈填料。因此，可以选用环保防锈填料。优选的，所述环保防锈填料为三聚磷酸铝、钼改性磷酸锌、复合铁钛粉的一种或多种。优选的所述环保防锈填料粒径小，易分散，防锈性能好。本发明实施例所述环保防锈填料的重量百分含量为5～15％，具体可为5％、8％、10％、12％、15％。
本发明实施例中，优选的，所述其他颜填料为钛白粉、云母粉、钛白粉、高岭土的至少两种以上组合。本发明实施例所述其他颜填料的重量百分含量为10-20％，具体可为10％、12％、15％、18％、20％。
本发明实施例中，所述防闪锈剂的重量百分含量为0.5～2％，具体可为0.5％、0.8％、1.0％、1.5％、2.0％。本发明实施例中，所述成膜助剂的重量百分含量为2～6％，具体可为2％、3％、4％、5％、6％。
所述组分b中，具体优选的，所述水性异氰酸酯固化剂为bayhydurxp2655、bayhydurxp2547、万华aquolin270、万华aquolin268的一种。
所述助溶剂可以选用常规的助溶剂，如丙二醇甲醚醋酸酯(pma)，丙二醇二乙酸酯(pgda)。
本发明实施例提供的以石墨烯改性水性聚氨酯防腐涂料，首先，利用非共价键对石墨烯进行功能化改性，提高石墨烯的亲水性，使石墨烯与水性涂料体系有很好的相容性。其次，所述涂料具有优异的防腐性能、耐候性、防水性。再次，涂料固含量高，环境友好；漆膜薄，柔韧性、耐冲击性能好。此外，双组份水性聚氨酯防腐涂料，涂膜干燥快、施工方便，漆膜平整、丰满度高。
本发明实施例提供的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料可以通过下述方法制备获得。
本发明实施例另一方面提供一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
s01.按照本发明所述石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料的配方称取各组分；
s02.将配方a组分去离子水、水性分散剂、基材润湿剂进行第一混合处理后，加入水性石墨烯浆料、环保防锈填料、其他颜填料进行第二混合处理；加入消泡剂进行第三混合处理，制得混合浆料；
s03.将所述混合浆料研磨至细度达到≤30um，得到研磨浆料；
s04.在所述研磨浆料中加入多功能调节助剂、防闪锈剂、水性羟基丙烯酸乳液，经第四混合处理后加入脱泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂，进行第五混合处理，过滤处理得到石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料a组份；
s05.将b组分的水性异氰酸酯固化剂、助溶剂，分散处理，制得石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料b组分。
本发明实施例提供的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料的制备方法，a组分通过将各原材料依次混合分散和研磨后得到，涂料b组分通过将各原材料依次混合分散后得到，制备方法简单易控。
具体的，上述步骤s01中，所述石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料的配方以及优选情况如上文所述，为了节约篇幅，此处不再赘述。
上述步骤s02中，将组份a配方量的去离子水、水性分散剂、基材润湿剂置于搅拌容器中，优选用高速分散机进行搅拌，转速500～800r/min，搅拌时间5～10min；再依次按配方量加入水性石墨烯浆料、环保防锈填料、其他颜填料，转速1000～1800r/min，搅拌时间20～30min；然后按配方量加入消泡剂，转速500～1000r/min，搅拌时间5～15min，配制混合浆料。
本发明实施例通过特定的添加顺序和合适的搅拌速度，可以使得各组分充分均匀地分散。
上述步骤s03中，将混合浆料加入研磨机中进行研磨处理，至细度达到≤30um，得到研磨浆料。
上述步骤s04中，将研磨浆料置于搅拌容器中，按配方量加入多功能调节助剂、防闪锈剂、水性羟基丙烯酸乳液，转速500～800r/min，搅拌时间10～20min，再依次按配方量加入脱泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂，转速500～800r/min，搅拌时间25～40min。控制研磨浆料出料细度为10-25um，过滤得到石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料组份a。
上述步骤s05中，将b组分配方量的水性异氰酸酯固化剂、助溶剂置于搅拌容器中，用电动分散机分散均匀，转速为500～1500r/min，搅拌时间为10～30min；即得到石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料b组份。
进一步的，将a组分和b组分配比混合均匀即可使用。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，包括a组分和b组分；
以所述a组分的总重量为100％计，所述a组分包括如下重量百分含量的下述组分：去离子水12wt％、水性石墨烯浆料1wt％、水性羟基丙烯酸乳液(bayhydrola2470)57wt％、基材润湿剂0.25wt％、水性分散剂1.6wt％、增稠剂0.25wt％、消泡剂0.2wt％，脱泡剂0.1wt％，多功能调节助剂0.2wt％，流平剂0.2wt％，防闪锈剂1wt％，三聚磷酸铝2.55wt％，钼改性磷酸锌2.5wt％，硫酸钡3wt％，云母粉4wt％，钛白粉10wt％，成膜助剂4.4wt％。其中，所述水性石墨烯浆料中的水性石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯为由石墨烯和吸附在所述石墨烯表面的平面芳香环组成的非共价键功能化改性石墨烯，且所述石墨烯与所述平面芳香环通过所述平面芳香环的大π键吸附结合。以所述b组分的总重量为100％计，所述b组分包括如下重量百分含量的下述组分：水性异氰酸酯固化剂(bayhydurxp2655)80wt％，助溶剂丙二醇甲醚醋酸酯(pma)20wt％。
所述石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将a组份配方量的去离子水、水性分散剂、基材润湿剂置于搅拌容器中，用高速分散机进行搅拌，转速500～800r/min，搅拌时间5～10min，再依次按配方量加入水性石墨烯浆料、环保防锈填料、其他颜填料，转速1000～1800r/min，搅拌时间20～30min；然后按配方量加入消泡剂，转速500～1000r/min，搅拌时间5～15min，配制混合浆料。
(2)将混合浆料加入研磨机中研磨，至细度达到≤30um，得到研磨浆料。
(3)将研磨浆料置于搅拌容器中，按配方量加入多功能调节助剂、防闪锈剂、水性羟基丙烯酸乳液，转速500～800r/min，搅拌时间10～20min，再依次按配方量加入脱泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂，转速500～800r/min，搅拌时间25～40min。
(4)控制步骤(3)研磨浆料出料细度为10-25um，过滤得到石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料a组份。
所述涂料b组分制备方法如下：
将b组分配方量的水性异氰酸酯固化剂、助溶剂置于搅拌容器中，用电动分散机分散均匀，转速为500～1500r/min，搅拌时间为10～30min；即得到石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料b组份。
实施例2
一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，包括a组分和b组分；
以所述a组分的总重量为100％计，所述a组分包括如下重量百分含量的下述组分：去离子水11wt％、水性石墨烯浆料1.5wt％、水性羟基丙烯酸乳液万华(antkote2042)63wt％、基材润湿剂0.2wt％、水性分散剂1.75wt％、增稠剂0.22wt％、消泡剂0.3wt％，脱泡剂0.1wt％，多功能调节助剂0.2wt％，流平剂0.23wt％，防闪锈剂1wt％，铁钛粉3，钼改性磷酸锌3wt％，云母粉2.7wt％，钛白粉7wt％，成膜助剂4.8wt％。其中，所述水性石墨烯浆料中的水性石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯为由石墨烯和吸附在所述石墨烯表面的平面芳香环组成的非共价键功能化改性石墨烯，且所述石墨烯与所述平面芳香环通过所述平面芳香环的大π键吸附结合。以所述b组分的总重量为100％计，所述b组分包括如下重量百分含量的下述组分：水性异氰酸酯固化剂(万华aquolin268)80wt％，助溶剂丙二醇甲醚醋酸酯(pma)20wt％。
所述a组分制备方法同实施例1。
所述b组分制备方法同实施例1。
实施例3
一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，包括a组分和b组分；
以所述a组分的总重量为100％计，所述a组分包括如下重量百分含量的下述组分：去离子水12wt％、水性石墨烯浆料1.85wt％、水性羟基丙烯酸乳液万华(antkote2042)55wt％、基材润湿剂0.2wt％、水性分散剂1.75wt％、增稠剂0.2wt％、消泡剂0.3wt％，脱泡剂0.1wt％，多功能调节助剂0.2wt％，流平剂0.2wt％，防闪锈剂1wt％，铁钛粉5，硫酸钡3wt％，云母粉3wt％，钛白粉12wt％，成膜助剂4.8wt％。其中，所述水性石墨烯浆料中的水性石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯为由石墨烯和吸附在所述石墨烯表面的平面芳香环组成的非共价键功能化改性石墨烯，且所述石墨烯与所述平面芳香环通过所述平面芳香环的大π键吸附结合。以所述b组分的总重量为100％计，所述b组分包括如下重量百分含量的下述组分：水性异氰酸酯固化剂(bayhydurxp2547)80wt％，助溶剂丙二醇甲醚醋酸酯(pma)20wt％。
所述a组分制备方法同实施例1。
所述b组分制备方法同实施例1。
使用前，将配制好的涂料a组分和b组分按涂料b组份中所含异氰酸根(nco)物质的量，与涂料a组份所含羟基(oh)物质的量之比为1.2-1.5进行混合固化，用空气喷涂方法在q235冷轧钢板上喷涂，进行涂层性能测试。
性能测试
将实施例1～3提供的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，固化成膜，进行性能测试，测试方法如表1所示，测试结果如表2所示。
表1
表2
表2性能测试结果表明，本发明实施例提供的石墨烯改性水性双组份聚氨酯防腐涂料，将石墨烯亲水性改性后作为功能性添加剂加入到水性聚氨酯涂料中，涂料漆膜的致密度和力学性能提高，涂料耐盐雾性能达到360h，抗冲击强度≥50cm。同时，石墨烯纳米片相互堆叠，形成连续致密的片层网络结构，大幅度提高漆膜的力学性能、耐水性、耐候性，涂料耐紫外老化性能达2000h，耐水性≥1440h。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，其特征在于，包括a组分和b组分；
以所述a组分的总重量为100％计，所述a组分包括如下重量百分含量的下述组分：
其中，所述水性石墨烯浆料中的石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯为由石墨烯和吸附在所述石墨烯表面的平面芳香环组成的非共价键功能化改性石墨烯，且所述石墨烯与所述平面芳香环通过π-π键吸附结合；
以所述b组分的总重量为100％计，所述b组分包括如下重量百分含量的下述组分：
水性异氰酸酯固化剂50～80％；
助溶剂20～50％。
2.如权利要求1所述的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸乳液中的水性羟基丙烯酸中，羟基的质量百分含量为3.5％-4.5％。
3.如权利要求2所述的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸乳液的质量百分含量为50％-70％。
4.如权利要求2所述的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述水性羟基丙烯酸乳液选自拜耳bayhydrola2470、拜耳bayhydrola145、万华antkote2042、万华antkote2043的一种。
5.如权利要求1-4任一项所述的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述基材润湿剂选自有机硅表面活性剂。
6.如权利要求1-4任一项所述的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述水性分散剂为含高颜料亲和基团的聚合物。
7.如权利要求6所述的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述水性分散剂选自嵌段型高分子分散剂、高分子羧酸盐类分散剂中的至少一种。
8.如权利要求1-4任一项所述的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述增稠剂为非离子缔合型聚氨酯增稠剂；和/或
所述流平剂为聚醚有机硅聚合物流平剂、非离子缔合型聚氨酯增稠流平剂的一种或两种；和/或
所述多功能调节助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；和/或
所述消泡剂为聚醚改性硅氧烷水性消泡剂；和/或
所述脱泡剂为聚醚聚硅氧烷共聚物脱泡剂；和/或
所述环保防锈填料为三聚磷酸铝、钼改性磷酸锌、复合铁钛粉的一种或多种。
9.如权利要求1-4任一项所述的石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述其他颜填料为钛白粉、云母粉、钛白粉、高岭土的至少两种以上组合。
10.一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照权利要求1-9任一项所述石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料的配方称取各组分；
将配方a组分去离子水、水性分散剂、基材润湿剂进行第一混合处理后，加入水性石墨烯浆料、环保防锈填料、其他颜填料进行第二混合处理；加入消泡剂进行第三混合处理，制得混合浆料；
将所述混合浆料研磨至细度达到≤30um，得到研磨浆料；
在所述研磨浆料中加入多功能调节助剂、防闪锈剂、水性羟基丙烯酸乳液，经第四混合处理后加入脱泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂，进行第五混合处理，过滤处理得到石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料a组份；
将b组分的水性异氰酸酯固化剂、助溶剂，分散处理，制得石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料b组分。
技术总结
本发明提供了一种石墨烯改性双组份水性聚氨酯防腐涂料，包括A组分和B组分；所述A组分包括：去离子水、水性石墨烯浆料、水性羟基丙烯酸乳液、水性分散剂、基材润湿剂、消泡剂、脱泡剂、防闪锈剂、增稠剂、多功能调剂、成膜助剂、环保防锈填料及其他颜填料；所述B组分包括水性异氰酸酯固化剂和助溶剂。本发明的石墨烯改性水性聚氨酯防腐涂料，可显著提升涂料的防腐性、耐候性、耐热性、耐水性及柔韧性。所述涂料具有优异的防腐性能、耐候性和耐水性，可作为面漆用于建筑钢结构、工程机械、桥梁钢结构、集装箱等防腐领域，延长钢结构的腐蚀服役周期。
技术研发人员：朱林江;孙学栋
受保护的技术使用者：东莞烯世传奇新材料研究院有限公司
技术研发日：.06.14
技术公布日：.12.24
