一种防水涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种防水涂料及其制备方法。


背景技术：

2.石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂 窝状晶格结构的新材料。石墨烯是一种新型的功能纳米材料，具有导 电性能卓越、化学稳定性优异、力学性能突出、导热性高等特点，因 而在涂料中有着广泛的应用。石墨烯在防腐、防水、导电、建筑隔热、 海洋防污和阻燃等功能性涂料体系中均可大幅提高涂料的综合性能， 具有广泛的应用前景。
3.石墨烯能阻隔水分对涂膜的浸润与渗透，起到良好的防水防腐作 用，且石墨烯表面疏水特性加强了防水渗透性。现有的含有石墨烯的 防水涂料防水效果以及涂层附着力存在不足。


技术实现要素：

4.本发明提供一种防水涂料及其制备方法，所述的防水涂料具有良 好的防水作用，且涂层附着力强。
5.本发明解决其技术问题采用以下技术方案：
6.一种防水涂料，由以下重量份原料制备而成：30～45份环氧树脂 e
‑
20、10～18份乙二醇、8～15份聚氨酯分散剂、6～10份琥珀酸二辛 酯磺酸钠、4～8份碳酸钙、4～8份凹凸棒土、2～6份二氧化硅、2～5 份改性石墨烯、1～5份糠醛、1～4份邻苯二甲酸二丁酯、2～3份三乙 烯四胺、1～3份三聚磷酸铝、0.5～2份硅烷偶联剂、0.3～0.8份消泡剂。
7.作为一种优选方案，所述防水涂料由以下重量份原料制备而成： 32～45份环氧树脂e
‑
20、10～15份乙二醇、8～12份聚氨酯分散剂、7～10 份琥珀酸二辛酯磺酸钠、5～8份碳酸钙、5～8份凹凸棒土、3～6份二 氧化硅、3～5份改性石墨烯、2～5份糠醛、2～4份邻苯二甲酸二丁酯、 2～2.8份三乙烯四胺、1～2.5份三聚磷酸铝、0.5～1份硅烷偶联剂、 0.3～0.6份消泡剂。
8.作为一种优选方案，所述防水涂料由以下重量份原料制备而成： 38份环氧树脂e
‑
20、12.3份乙二醇、11份聚氨酯分散剂、8份琥珀 酸二辛酯磺酸钠、6份碳酸钙、5份凹凸棒土、4份改性石墨烯、4份 二氧化硅、3份糠醛、3份邻苯二甲酸二丁酯、2.5份三乙烯四胺、2 份三聚磷酸铝、0.8份硅烷偶联剂、0.4份消泡剂。
9.作为一种优选方案，所述改性石墨烯的制备方法为：
10.s01、将4～10重量份石墨烯、0.05～0.15重量份硅烷偶联剂kh570、 0.8～2重量份1～2mol/l的硼酸水溶液加入到30～45重量份无水乙醇中， 以200～500rpm转速搅拌60～120min，得到石墨烯混合液；
11.s02、将1～3重量份壳聚糖加入到8～15重量份磷酸缓冲液中，再 加入0.1～0.5重量份冰醋酸，超声处理，得到壳聚糖混合液；
12.s03、将石墨烯混合液加热至75～95℃，将壳聚糖混合液滴入到 石墨烯混合液中，以200～500rpm转速搅拌2～6h，过滤，干燥，得到 改性石墨烯。
13.本发明通过对改性石墨烯进行硅烷偶联剂kh570、硼酸预处理， 壳聚糖混合液滴加改性处理，得到了能够有效的提高防水防腐作用以 及涂层结合力的改性石墨烯。
14.作为一种优选方案，所述磷酸缓冲液ph为6～6.5。
15.作为一种优选方案，所述超声处理功率为300～600w，超声处理 时间为15～30min。
16.作为一种优选方案，所述聚氨酯分散剂的制备方法为：
17.s11、将20～30重量份苯二亚甲基二异氰酸酯、10～15重量份1， 4
‑
丁二醇、10～20重量份丙酮加入到三口烧瓶中，加热至75～85℃， 保温1～5h，得到预聚体；
18.s12、将4～8重量份季戊四醇、0.05～0.15重量份二月桂酸二丁基 锡加入到三口烧瓶中，进行扩链反应60～100min；
19.s13、降温至55～62℃，将5～8重量份n’n
‑
二乙基乙醇胺加入 到三口烧瓶中，进行接枝反应50～80min；
20.s14、将6～10重量份质量分数为10～20％的二羟甲基丙酸水溶液 滴入三口烧瓶中，反应80～110min，脱去丙酮，即得聚氨酯分散剂。
21.本发明所制备得到的聚氨酯分散剂的加入，显著提高了涂层的作 用力，且所述的聚氨酯分散剂能够有效的提升改性石墨烯的分散作用， 使改性石墨烯不会发生团聚作用，从而使得改性石墨烯能够有效的发 挥防水防腐以及提高涂层结合力的作用，同时能够有效的提高配方体 系的稳定性。
22.作为一种优选方案，所述消泡剂为消泡剂byk
‑
052n。
23.作为一种优选方案，所述硅烷偶联剂为苯胺甲基三乙氧基硅烷。
24.本发明在大量的研究中惊奇的发现，本发明所制备的聚氨酯分散 剂能够与所述的环氧树脂e
‑
20形成互穿的网络结构，能够有效的提 高涂层结合力以及防水防腐作用。
25.发明人再进一步的研究中发现，改性后的石墨烯，由于壳聚糖的 作用，会使环氧树脂开环，能够提升互穿网络的强度，进一步提高交 联密度，从而提高涂层结合力以及防水防腐作用。
26.发明人发现，在改性石墨烯的制备方法中，若采取其他物质替换 壳聚糖，则达不到效果，只能单一的提升石墨烯的性能，而不能进一 步提高交联密度以及互穿网络的强度。
27.本发明还提供了一种所述的防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
28.s21、将环氧树脂e
‑
20、聚氨酯分散剂、改性石墨烯混合均匀， 得到第一混合物；
29.s22、将乙二醇、琥珀酸二辛酯磺酸钠、碳酸钙、凹凸棒土、二 氧化硅、糠醛、邻苯二甲酸二丁酯、三乙烯四胺、三聚磷酸铝混合均 匀，得到第二混合物；
30.s23、将第一混合物、第二混合物混合均匀，再加入消泡剂，搅 拌均匀，即得防水涂料。
31.本发明的有益效果：本发明所述的防水涂料具有良好的防水作用， 且涂层附着力强，本发明所制备的聚氨酯分散剂能够与所述的环氧树 脂e
‑
20形成互穿的网络结构，能够有效的提高涂层结合力以及防水 防腐作用，本发明通过对石墨烯进行改性，改性后的石墨
烯，由于壳 聚糖的作用，会使环氧树脂开环，能够提升互穿网络的强度，进一步 提高交联密度，从而提高涂层结合力以及防水防腐作用。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对 本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.本发明所述的石墨烯购买于常州第六元素材料科技股份有限公 司，型号：se1231。其他原料均是市面上常规可以购买得到的。
34.在本发明中，除特别声明，所述的份均为重量份。
35.实施例1
36.一种防水涂料，所述防水涂料由以下重量份原料制备而成：38 份环氧树脂e
‑
20、12.3份乙二醇、11份聚氨酯分散剂、8份琥珀酸二 辛酯磺酸钠、6份碳酸钙、5份凹凸棒土、4份改性石墨烯、4份二氧 化硅、3份糠醛、3份邻苯二甲酸二丁酯、2.5份三乙烯四胺、2份三 聚磷酸铝、0.8份苯胺甲基三乙氧基硅烷、0.4份消泡剂byk
‑
052n。
37.所述改性石墨烯的制备方法为：
38.s01、将8重量份石墨烯、0.1重量份硅烷偶联剂kh570、1.2重 量份1.5mol/l的硼酸水溶液加入到40.7重量份无水乙醇中，以3rpm 转速搅拌80min，得到石墨烯混合液；
39.s02、将2重量份壳聚糖加入到12.6重量份ph为6.2的磷酸缓 冲液中，再加入0.4重量份冰醋酸，以400w超声处理20min，得到 壳聚糖混合液；
40.s03、将石墨烯混合液加热至80℃，将壳聚糖混合液滴入到石墨 烯混合液中，以400rpm转速搅拌5h，过滤，干燥，得到改性石墨烯。
41.所述聚氨酯分散剂的制备方法为：
42.s11、将25.8重量份苯二亚甲基二异氰酸酯、12.3重量份1，4
‑ꢀ
丁二醇、14.5重量份丙酮加入到三口烧瓶中，加热至78℃，保温3h， 得到预聚体；
43.s12、将5.6重量份季戊四醇、0.08重量份二月桂酸二丁基锡加 入到三口烧瓶中，进行扩链反应90min；
44.s13、降温至60℃，将6.5重量份n’n
‑
二乙基乙醇胺加入到三 口烧瓶中，进行接枝反应60min；
45.s14、将8.2重量份质量分数为15％的二羟甲基丙酸水溶液滴入 三口烧瓶中，反应100min，脱去丙酮，即得聚氨酯分散剂。
46.所述的防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
47.s21、将环氧树脂e
‑
20、聚氨酯分散剂、改性石墨烯混合均匀， 得到第一混合物；
48.s22、将乙二醇、琥珀酸二辛酯磺酸钠、碳酸钙、凹凸棒土、二 氧化硅、糠醛、邻苯二甲酸二丁酯、三乙烯四胺、三聚磷酸铝混合均 匀，得到第二混合物；
49.s23、将第一混合物、第二混合物混合均匀，再加入消泡剂，搅 拌均匀，即得防水涂料。
50.实施例2
51.一种防水涂料，所述防水由以下重量份原料制备而成：40份环 氧树脂e
‑
20、15份乙二醇、10份聚氨酯分散剂、7份琥珀酸二辛酯 磺酸钠、4份碳酸钙、4份凹凸棒土、3份二氧化硅、3份改性石墨烯、 2份糠醛、2份邻苯二甲酸二丁酯、2份三乙烯四胺、1份三聚磷酸铝、 0.5份硅烷偶联剂、0.3份消泡剂。
52.所述改性石墨烯的制备方法为：
53.s01、将7重量份石墨烯、0.1重量份硅烷偶联剂kh570、1.5重 量份1.5mol/l的硼酸水溶液加入到41.4重量份无水乙醇中，以 300rpm转速搅拌80min，得到石墨烯混合液；
54.s02、将1.8重量份壳聚糖加入到13重量份ph为6的磷酸缓冲 液中，再加入0.2重量份冰醋酸，以400w超声处理25min，得到壳 聚糖混合液；
55.s03、将石墨烯混合液加热至80℃，将壳聚糖混合液滴入到石墨 烯混合液中，以400rpm转速搅拌4h，过滤，干燥，得到改性石墨烯。
56.所述聚氨酯分散剂的制备方法为：
57.s11、将25.8重量份苯二亚甲基二异氰酸酯、12.3重量份1，4
‑ꢀ
丁二醇、14.5重量份丙酮加入到三口烧瓶中，加热至78℃，保温3h， 得到预聚体；
58.s12、将5.6重量份季戊四醇、0.08重量份二月桂酸二丁基锡加 入到三口烧瓶中，进行扩链反应90min；
59.s13、降温至60℃，将6.5重量份n’n
‑
二乙基乙醇胺加入到三 口烧瓶中，进行接枝反应60min；
60.s14、将8.2重量份质量分数为15％的二羟甲基丙酸水溶液滴入 三口烧瓶中，反应100min，脱去丙酮，即得聚氨酯分散剂。
61.所述的防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
62.s21、将环氧树脂e
‑
20、聚氨酯分散剂、改性石墨烯混合均匀， 得到第一混合物；
63.s22、将乙二醇、琥珀酸二辛酯磺酸钠、碳酸钙、凹凸棒土、二 氧化硅、糠醛、邻苯二甲酸二丁酯、三乙烯四胺、三聚磷酸铝混合均 匀，得到第二混合物；
64.s23、将第一混合物、第二混合物混合均匀，再加入消泡剂，搅 拌均匀，即得防水涂料。
65.实施例3
66.一种防水涂料，所述防水涂料由以下重量份原料制备而成：45 份环氧树脂e
‑
20、10份乙二醇、8份聚氨酯分散剂、7份琥珀酸二辛 酯磺酸钠、5份碳酸钙、5份凹凸棒土、3份二氧化硅、3份改性石墨 烯、2份糠醛、2份邻苯二甲酸二丁酯、2份三乙烯四胺、1份三聚磷 酸铝、1份硅烷偶联剂、0.6份消泡剂。
67.所述改性石墨烯的制备方法为：
68.s01、将9重量份石墨烯、0.1重量份硅烷偶联剂kh570、0.8重 量份1mol/l的硼酸水溶液加入到40.1重量份无水乙醇中，以400rpm 转速搅拌100min，得到石墨烯混合液；
69.s02、将1.8重量份壳聚糖加入到13重量份ph为6.5的磷酸缓 冲液中，再加入0.2重量份冰醋酸，以400w超声处理20min，得到 壳聚糖混合液；
70.s03、将石墨烯混合液加热至80℃，将壳聚糖混合液滴入到石墨 烯混合液中，以300rpm转速搅拌6h，过滤，干燥，得到改性石墨烯。
71.所述聚氨酯分散剂的制备方法为：
72.s11、将25.8重量份苯二亚甲基二异氰酸酯、12.3重量份1，4
‑ꢀ
丁二醇、14.5重量份丙酮加入到三口烧瓶中，加热至78℃，保温3h， 得到预聚体；
73.s12、将5.6重量份季戊四醇、0.08重量份二月桂酸二丁基锡加 入到三口烧瓶中，进行扩链反应90min；
74.s13、降温至60℃，将6.5重量份n’n
‑
二乙基乙醇胺加入到三 口烧瓶中，进行接枝反应60min；
75.s14、将8.2重量份质量分数为15％的二羟甲基丙酸水溶液滴入 三口烧瓶中，反应100min，脱去丙酮，即得聚氨酯分散剂。
76.所述的防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
77.s21、将环氧树脂e
‑
20、聚氨酯分散剂、改性石墨烯混合均匀， 得到第一混合物；
78.s22、将乙二醇、琥珀酸二辛酯磺酸钠、碳酸钙、凹凸棒土、二 氧化硅、糠醛、邻苯二甲酸二丁酯、三乙烯四胺、三聚磷酸铝混合均 匀，得到第二混合物；
79.s23、将第一混合物、第二混合物混合均匀，再加入消泡剂，搅 拌均匀，即得防水涂料。
80.对比例1
81.对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1不含有所述的聚氨 酯分散剂，其他都相同。
82.对比例2
83.对比例2与实施例1不同之处在于，对比例2采用石墨烯替换改 性石墨烯，其他都相同。
84.对比例3
85.对比例3与实施例1不同之处在于，所述的改性石墨烯的制备方 法不同于实施例1，本对比例中，采用二氧化钛替换壳聚糖，其他都 相同。
86.所述改性石墨烯的制备方法为：
87.s01、将8重量份石墨烯、0.1重量份硅烷偶联剂kh570、1.2重 量份1.5mol/l的硼酸水溶液加入到40.7重量份无水乙醇中，以3rpm 转速搅拌80min，得到石墨烯混合液；
88.s02、将2重量份二氧化钛加入到12.6重量份ph为6.2的磷酸 缓冲液中，再加入0.4重量份冰醋酸，以400w超声处理20min，得 到二氧化钛混合液；
89.s03、将石墨烯混合液加热至80℃，将二氧化钛混合液滴入到石 墨烯混合液中，以400rpm转速搅拌5h，过滤，干燥，得到改性石墨 烯。
90.为了进一步证明本发明的效果，提供了以下测试方法：
91.将上述实施例1～3和对比例1～3所述的防水涂料喷涂在钢铁基材 表面(每个实施例或者对比例喷三个钢铁基材，测试取平均值)，厚 度为1.5mm，在25℃下固化7天，涂层，供测试。
92.1.附着力：按照gb/t 5210进行测试，测试结果见表1。
93.2.将所述的含有涂层的钢铁基材放入水浸泡1000h，观察涂层变 化，测试结果见表1。
94.表1
[0095] 附着力/mpa水浸泡1000h
实施例122.8涂层无变化实施例220.9涂层无变化实施例320.6涂层无变化对比例113.5涂层有裂纹对比例214.7涂层有裂纹对比例316.8涂层有气泡
[0096]
从表1中可看出，本发明所述的防水涂料具有良好的防水作用， 且涂层附着力强。
[0097]
对比实施例1～3可知，不同防水涂料的配比以及改性石墨烯的制 备参数能够影响涂层附着力，其中实施例1为最佳实施例。
[0098]
对比实施例1与对比例1可知，若所述的防水涂料中不含有本发 明所制备得到的聚氨酯分散剂，防水效果以及涂层附着力均会显著下 降。
[0099]
对比实施例1与对比例2、3可知，本发明通过对石墨烯进行改 性，显著提高了防水效果以及涂层附着力，且在石墨烯的改性方法中， 采取其他物质替换壳聚糖，防水效果以及涂层附着力均会下降。
[0100]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容， 相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样 的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容， 必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。