一种石墨烯-纳米碳纤维共混水性防锈涂料技术领域
本发明涉及环保型水性涂料的制备技术，尤其涉及一种石墨烯-纳米碳纤维共混
水性防锈涂料。
背景技术
钢铁制品在大气环境中极易腐蚀，全世界每年因腐蚀而损失的钢铁数量十分巨
大，为了解决或减轻钢铁制品的腐蚀，常采用各种防腐措施，一种防腐措施就是在钢铁表面
覆盖防护层以隔绝空气和钢铁的直接接触。钢铁制品在覆盖防护层前必须要将表面的铁锈
清除，目前的除锈方法主要有机械法和化学法两大类。机械法如人工敲铲，打磨，喷砂等，缺
点是劳动强度大，效率低，粉尘污染严重，且受到构件形状的限制，如边、棱角、凹角、及细管
内径的锈就难以清除干净；利用除锈剂的化学法是目前在工业上应用最广泛的方法，目前
国内外有关的钢铁除锈剂的产品种类繁多，钢铁除锈剂通常是各种酸液，而且以硫酸和盐
酸成分为主，存在的问题是，硫酸对氧化皮的溶解能力差，而且需要在高温下进行，容易产
生氢脆现象，酸洗后的钢铁表面状态不理想。
现有的水性涂料存在的主要缺点是与金属表面的结合力弱、耐候性差、力学性能
差。
发明内容
为了解决上述技术问题，提供一种附着力强、物理化学性能均优的水性涂料，本发
明提供以下技术方案：
一种石墨烯-纳米碳纤维共混水性防锈涂料，由以质量份数计的以下成分组成：纳
米改性丙烯酸乳液34-48份、苯丙乳液20-25份、去离子水36-48份、附着力促进剂0.5-0.7
份、氧化石墨烯1.3-1.9份、纳米碳纤维2.6-3.1份、二酐10-12份、聚合物基有机-无机纳米
复合材料4.0-4.8份、分散剂0.8-1.1份、润湿剂0.05-0.11份、催化剂0.08-0.20份、改性胺
固化剂3.0-4.0份、成膜剂0.7-0.9份。
本发明采用氧化石墨烯与纳米碳纤维的共混体系代替传统的纤维素，能够显著提
高涂料的综合机械性能、基体附着力；并加入聚合物基有机-无机纳米复合材料，其与氧化
石墨烯相互配合能够大大增强涂料的防腐防锈性能；所述改性胺固化剂与纳米碳纤维相互
配合则能够提高整个涂料体系的稳定性。
进一步的，所述聚合物基有机-无机纳米复合材料为采用插层法制备的聚酰胺-钠
基蒙脱土纳米复合材料，钠基蒙脱土具有亲水性，特别适合于本发明的水性涂料中。
进一步的，所述纳米碳纤维的直径为100-250nm、长度为10-25μm，纳米碳纤维的长
度直接影响涂料的机械性能与稳定性，试验表明上述规格范围内的纳米碳纤维与涂料体系
的配合最佳。
进一步的，所述二酐为苯四酸二酐，特别有利于提高涂料的耐热性及力学性能。
进一步的，所述分散剂为超高分子量聚二甲基硅氧烷，其具有优异的耐候性和化
学稳定性。
进一步的，所述润湿剂为多元醇型表面活性剂，耐酸碱性好，化学性质稳定。
进一步的，所述催化剂为由1-2份三丁胺、0.4-0.6份三亚乙基二胺的乙二醇溶液
和0.2-0.3份的辛酸亚锡组成的混合物。
本发明的有益效果在于：具有极为优异的防锈、防腐、防污性能，且与基体附着力
强，能直接施用于任何金属表面，使金属与外界的空气、水及腐蚀介质隔绝，从而达到防锈、
防腐蚀的的。
具体实施方式
实施例1、
一种石墨烯-纳米碳纤维共混水性防锈涂料，由以质量份数计的以下成分组成：纳
米改性丙烯酸乳液41份、苯丙乳液22.5份、去离子水42份、附着力促进剂0.6份、氧化石墨烯
1.6份、纳米碳纤维2.8份、苯四酸二酐11份、聚酰胺-钠基蒙脱土纳米复合材料4.4份、超高
分子量聚二甲基硅氧烷0.95份、多元醇型表面活性剂0.08份、催化剂0.14份、改性胺固化剂
3.5份、成膜剂0.8份。
所述纳米碳纤维的直径为175nm、长度为17.5μm。
催化剂为由1.5份三丁胺、0.5份三亚乙基二胺的乙二醇溶液和0.25份的辛酸亚锡
组成的混合物。
实施例2、
一种石墨烯-纳米碳纤维共混水性防锈涂料，由以质量份数计的以下成分组成：纳
米改性丙烯酸乳液34份、苯丙乳液20份、去离子水36份、附着力促进剂0.5份、氧化石墨烯
1.3份、纳米碳纤维2.6份、苯四酸二酐10份、聚酰胺-钠基蒙脱土纳米复合材料4.0份、超高
分子量聚二甲基硅氧烷0.8份、多元醇型表面活性剂0.05份、催化剂0.08份、改性胺固化剂
3.0份、成膜剂0.7份。
所述纳米碳纤维的直径为175nm、长度为17.5μm。
催化剂为由1.5份三丁胺、0.5份三亚乙基二胺的乙二醇溶液和0.25份的辛酸亚锡
组成的混合物。
实施例3、
一种石墨烯-纳米碳纤维共混水性防锈涂料，由以质量份数计的以下成分组成：纳
米改性丙烯酸乳液48份、苯丙乳液25份、去离子水48份、附着力促进剂0.7份、氧化石墨烯
1.9份、纳米碳纤维3.1份、苯四酸二酐12份、聚酰胺-钠基蒙脱土纳米复合材料4.8份、超高
分子量聚二甲基硅氧烷1.1份、多元醇型表面活性剂0.11份、催化剂0.20份、改性胺固化剂
4.0份、成膜剂0.9份。
所述纳米碳纤维的直径为175nm、长度为17.5μm。
所述催化剂为由1.5份三丁胺、0.5份三亚乙基二胺的乙二醇溶液和0.25份的辛酸
亚锡组成的混合物。
上述三种实施例的涂料性能指标实测如下：
分析上表可知，本发明的三种实施例的机械性能和化学稳定性均十分优异，其中
实施例1的防锈性能、耐酸碱性能为最优；且经过检测，本发明的实施例的涂料中均为检出
可溶性铅、镉、铬、汞等重金属物质。
以上述依据本发明理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全
可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性
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。