涂料行业在国民经济建设和发展中有着十分重要的作用,由于传统的涂料产品多为油性,危害着环境和人们的身体健康,不符合绿色环保的发展要求,亟需发展环保型水性涂料。纳米尺寸的石墨烯是新型石墨材料,具有许多优异的性能,将其应用到涂料中,一方面可以改善涂层性能,另一方面能给予涂料新的功能,但目前制备石墨烯的成本较高且其高疏水性使之难以应用于水性涂料的制备。因此本文提出一种膨胀-分散-砂磨制备适合于水性防腐和防水涂料且成本低的微纳米薄层石墨材料的新方法,并应用于水性丙烯酸酯防腐涂料、水性醇酸树脂防腐涂料、水性丙烯酸酯防水涂料以及水性聚合物水泥防水涂料,参照标准检验每种涂料的各项性能,同时对结果进行分析讨论:(1)通过加热膨化后的石墨粉,在分散剂、偶联剂等作用下,能被砂磨分散制备,获得的水性微纳米薄层石墨材料分散效果好,其厚度约5 nm~27 nm,宽度约5μm~50μm,平均粒径在17μm左右,中值粒径D(50)约为20μm。(2)利用其制备的水性微纳米石墨丙烯酸酯防腐涂料和水性微纳米石墨醇酸树脂防腐涂料各项性能指标均能达到标准要求,其中水性微纳米石墨丙烯酸酯防腐涂料具有很好的耐水性,在泡水720 h后样板仍然完好,远超48 h的标准要求,具有极好的防水作用;水性微纳米石墨醇酸树脂防腐涂料干燥性、耐水性和耐盐水性好,干燥时间短,速度快,较不含有水性微纳米薄层石墨材料的醇酸树脂防腐涂料耐水和耐盐水时间更长;两种防腐涂料的挥发性有机物含量(VOC含量)分别小于10 g/L和37 g/L,均远小于300 g/L的指标要求,绿色环保。(3)水性微纳米薄层石墨材料对水性丙烯酸酯防水涂料的干燥性、耐水性和耐盐水性有增强作用,其中耐水性更为突出,与空白组相比,水性微纳米薄层石墨材料加入量为2%~10%的防水涂料均能在3 h内达到表干,在5 h内达到实干,泡水、泡盐水超过96 h后,样板仍无异常,且随着水性微纳米薄层石墨材料加入量的增加,耐水、耐盐水时间越久,涂膜更致密;水性微纳米薄层石墨材料对聚合物水泥防水涂料的影响与水性丙烯酸酯防水涂料稍有不同,随着水性微纳米薄层石墨材料加入量的增加,聚合物水泥防水涂料的抗渗性增强,而当水性微纳米薄层石墨材料加入量的增加时,其拉伸强度、断裂伸长率、耐水性及耐盐水性几乎没有太大变化。本方法成功实现了石墨粉的微纳米水性化制备,工艺简单、成本低,相对于现有10 nm厚度石墨烯高达上万元每公斤的价格,本100 nm左右厚度的微纳米薄层石墨材料可降至数十元每公斤,其是涂料用理想尺寸,成本低,石墨材料具有超疏水性,其片状结构会显著增强涂膜的致密性,从而显著提高涂膜的防腐和防水性能,在行业中具有广泛的应用潜力。