新材料及其应用

本发明公开了一种耐酸的石墨烯水性环氧地坪漆及其制备方法。该方法将石墨烯加入到水性环氧固化剂中，利用高速分散机将石墨烯均匀地分散在水性环氧固化剂中；所得均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂在频率为50‑100KHz的超声波清洗器进行超声处理，将部分团聚或者重叠的石墨烯在超声波清洗器中分散为单层的石墨烯；然后在水性环氧树脂中加入填料、分散剂、消泡剂、流平剂和均匀分散的石墨烯水性环氧固化剂，搅拌得到含石墨烯的耐酸的水性环氧地坪漆；本发明显著的提高了水性环氧树脂的耐酸性，使水性环氧树脂能够被用于厂房车间、停车场、办公室等多种场合，尤其是一些对地坪涂料耐酸性能要求很高的药厂、化工厂等。

环氧树脂是一类分子结构中含有两个或多个环氧基团的高分子有机化合物，环氧基团可位于分子链的末端、中间或呈环状结构，这些活泼的环氧基团，固化后可以使环氧树脂形成高度交联的网状结构；环氧树脂中还含有羟基、醚键、碳碳单键、苯环等，羟基和环氧基使固化物具有很强的内聚力和胶接力，醚键和羟基极性基团有助于提高固化物的浸润性和粘附性，醚键和碳碳单键使大分子具有柔韧性，苯环赋予聚合物耐热性和刚性，环氧树脂具有众多优异的性能，被广泛应用在涂料、胶黏剂、建筑、航天航空以及复合材料等领域。然而，环氧树脂大部分使用的是胺类固化剂如脂肪胺、聚酰胺和脂环胺等，这些胺类固化剂中含有碱性的胺基基团，环氧树脂和固化剂混合之后呈碱性，使得环氧树脂涂料容易受到酸性物质的腐蚀，耐酸性能相比于其它种类的树脂如聚氨酯树脂、丙烯酸树脂和醇酸树脂等差了许多，而且大多数达不到国标要求。市面上销售的环氧树脂E51和E44等，利用胺类固化剂进行固化得到的环氧树脂涂料，它们的耐酸时间只能达到10-24个小时，环氧树脂陶氏化学DER 383和瀚森迈图EPIKOTE 862等，利用胺类固化剂进行固化得到的环氧树脂涂料，它们的耐酸时间只能达到20-36小时，这些环氧树脂的耐酸时间都未达到国标要求的48小时，耐酸性能不佳。

与现有技术相比，本发明具有如下突出效果：

1、现有技术制备的石墨烯环氧树脂使用大量有机溶剂，对环境污染大；其次，制备的水性环氧石墨烯复合材料，为了提高氧化石墨烯在复合材料中分散程度，使用含有亲水性官能团的氧化石墨烯，这样会导致漆膜的防腐蚀性能降低。本发明利用石墨烯制备的水性环氧地坪漆，使用水作为溶剂，环保无毒、无污染，且石墨烯中不含亲水官能团，与现有技术方法相比，本发明制备的水性环氧地坪漆的性能在理论和实际上都增强很多。

2、现有技术制备的环氧复合材料，都是将掺杂物分散在环氧树脂中，然后再加入固化剂。而本发明使用的石墨烯水溶液分散均匀，利用高速搅拌和超声处理，将石墨烯均匀分散在水性环氧固化剂中，水性环氧固化剂含有胺基基团，胺基中孤对电子和石墨烯上的大π键形成p-π共轭，这种电子共轭效应可以提高石墨烯在水性环氧固化剂中的稳定性；这些分散剂分子在石墨烯片层中间稳定存在，也可以降低石墨烯团聚或下沉的趋势，有利于石墨烯在水性环氧涂料的分散和稳定。

3、现有技术在环氧树脂中加入石墨烯，利用石墨烯的高导电导热、高硬度等特性，来增强环氧树脂的导电性、附着力、抗冲击性等，还有技术是用来解决环氧树脂韧性低、易开裂等问题。而本发明考虑到大部分环氧树脂涂料耐酸性差的问题，将石墨烯均匀分散在水性环氧涂料中，石墨烯在水性环氧涂料漆膜中紧密连接，形成致密的物理隔绝层，增强腐蚀介质渗透的迷宫效应，石墨烯优异的屏蔽作用和迷宫效应可以显著的提高水性环氧树脂的耐酸性和硬度，耐酸时间远远超过国标要求的48小时。

4、本发明的石墨烯在水性环氧涂料中均匀分散，这就使得石墨烯优异的性能如高电子迁移率、高弹性模量和高热导率等得到充分的展示，有利于石墨烯在水性涂料领域得到广泛的工业化应用。

5、本发明显著增强水性环氧树脂涂料的耐酸性能，同时所制备的石墨烯水性环氧树脂涂料的硬度、储存稳定等性能也得到一定程度的提升，使水性环氧树脂能够被用于多种场合，尤其是一些对性能要求很高的地坪涂料。

6、本发明所述的产品制备简单，无需复杂设备，环保无毒等特点，具有很好的商业化应用前景。