一种润滑功能纳米颗粒分散液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种润滑功能纳米颗粒分散液及其制备方法和应用，包括分散剂、乳化剂、引发剂、溶剂、水和润滑功能纳米颗粒。润滑功能纳米颗粒由丙烯酸类单体和丙烯酰胺类单体的共聚物纳米颗粒与氧化石墨烯组成，氧化石墨烯包裹在丙烯酸‑丙烯酰胺共聚物纳米颗粒的表面。本发明专利技术采用的是一种本身具有优异润滑特性的石墨烯复合纳米颗粒结构，利用石墨的自润滑特性，形成包裹复合结构。在使用过程中，利用石墨烯还原之后亲水向疏水转变过程中形成界面迁移，使润滑纳米颗粒向涂层表面迁移，形成具有纳米微凸结构的自润滑层，可实现少量添加即可达到优异的润滑效果，很好地解决了当前润滑颗粒添加量大的不足。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米颗粒分散液，具体的说是一种润滑功能纳米颗粒分散液及其制备方法和应用。
技术介绍
自清洁技术是一种通过自身表面状态调整污染物质在其表面附着能力的技术，在国民经济各个领域具有重大应用需求。其中表面纳米微凸结构是获得自清洁功能的一种重要手段，虽然通过各种物理加工技术可以获得形貌结构多样的纳米微凸结构，但是其高昂的成本和低的加工效率是其应用的重要瓶颈。因此，使用涂层涂料技术，通过在其表面形成具有自润滑的纳米微凸结构是一种廉价且切实可行的技术路线，成为当前最具有市场前景的自清洁技术。为了获得具有自清洁的纳米微凸结构，以往大量使用聚合物、无机物等纳米颗粒填充获得表面的粗糙结构。但这种路线最大的问题是填充量需要很大，为了获得表面一点点的微凸结构，需要大量添加润滑纳米颗粒，大大恶化了涂层本身的物理化学性能，使得其施工涂装都带来巨大难题。纳米碳材料，比如石墨烯和碳纳米管，由于其本身具有碳材料的润滑特性，结合其大表面积、大长径比，其自身铺展形成的纳米碳层具有良好的润滑特性。但是如果仅仅是简单的填充，依然存在如何获得表面有效利用的问题，大量填充分负面作用往往不能带来良好的效果。因此，开发一种能够在涂层中向表面迁移的润滑功能纳米颗粒，仅需少量添加即可实现其在表面的聚集，大大提高功能纳米颗粒的利用率，降低填充量，具有重大的应用前景。
技术实现思路
针对上述技术的缺陷，本专利技术提出一种润滑功能纳米颗粒分散液及其制备方法和应用。一种润滑功能纳米颗粒分散液，所述分散液包括以下质量百分比的组分：所述润滑功能纳米颗粒由丙烯酸类单体和丙烯酰胺类单体的共聚物纳米颗粒与氧化石墨烯组成，润滑功能纳米颗粒中各组分所占百分比如下：丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纳米颗粒，氧化石墨烯5～20％；丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纳米颗粒的粒径2～200nm；其中，氧化石墨烯包裹在丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纳米颗粒的表面。一种润滑功能纳米颗粒分散液的制备方法，包括以下步骤：步骤一：在高速搅拌中将分散剂、乳化剂、丙烯酸类单体、丙烯酰胺类单体溶解在溶剂中；步骤二：将温度升高至指定温度，随后滴加引发剂的稀溶液，直至反应完全，共聚合成丙烯酸-丙烯酰胺共聚纳米颗粒；步骤三：同时将氧化石墨烯分散在水中；步骤四：待聚合反应降温至室温附近后，在高速搅拌过程中缓慢加入氧化石墨烯分散液，即获得润滑功能纳米颗粒的分散液，利用氧化石墨烯与其的静电相互作用，将氧化石墨烯组装在纳米颗粒表面，制成的材料具有优异的水分散性，可与各种水性树脂相兼容。所述步骤一中丙烯酸类单体可以是丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸全氟烷基酯、丙烯酸羟乙基磷酸酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸已酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯中的至少1种组成。所述步骤一中丙烯酸类单体可以是丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺的任意一
种和任意比例组合。所述步骤一中溶剂可以是乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇丁醚、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚、异丙醇、正丁醇中的至少2种任意比例混合；所述步骤一中乳化剂可以是烷基酚聚氧乙烯醚类、苄基酚聚氧乙烯醚乳化剂的任意一种，优选为OP-10。所述步骤一中分散剂可以是烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、羟甲基纤维素、甲基纤维素钠、乙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、曲拉通的任意一种或两种以上的组合。步骤一中所述高速分散搅拌速率为100～600转/分钟，搅拌5～30分钟。步骤二中所述反应温度为60～120度，保温30分钟～2小时。步骤二中所述引发剂可是偶氮二异丁氰、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸二环己脂、叔丁基过氧化氢中任意一种或组合，稀溶液浓度为0.5～10％。步骤三中所述氧化石墨烯分散液浓度为0.01～5％的水分散液，可采用超声、研磨、高压均质、高速剪切的工艺实现分散。步骤四中高速搅拌速度为500～4000转/分钟，搅拌30分钟～5小时。一种润滑功能纳米颗粒分散液在水性润滑功能涂料中应用，润滑功能纳米颗粒分散液与水性树脂、弱还原剂、助剂、助溶剂、水混合，可制备得到多种水性润滑功能涂料，其中润滑功能纳米颗粒分散液0.5～10％，水性树脂40～80％，弱还原剂0.01～1％，助剂1～5％，助溶剂5～20％，其余为水，使用时，可采用喷涂、滚涂、刮涂、丝网印刷的成膜工艺，采用热烘烤的固化工艺，温度为80～180度，烘烤5～30分钟。所述水性树脂可以是水性丙烯酸、水性聚氨酯、水性环氧树脂、水性醇酸树脂的任意一种，优选为水性聚氨酯树脂。所述弱还原剂可以是抗坏血酸、柠檬酸、草酸等的任意一种。使用时候，通过添加少量弱还原剂，制备成各种水性涂料，烘烤固化成膜时候，弱还原剂将纳米颗粒表层的氧化石墨烯还原成石墨烯，利用其亲疏水性
的改变，可以带动石墨烯向表面迁移，从而使用润滑纳米颗粒向表面组装成具有自润滑结构的纳米涂层。该润滑功能纳米颗粒可少量添加即向表层聚集，具有用料省，涂层物理化学性能优越的特点，在自清洁、抗污、抗凝雾等领域具有重要的商业应用价值。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用的是一种本身具有优异润滑特性的石墨烯复合纳米颗粒结构，利用石墨烯的自润滑特性，形成包裹复合结构。同时更重要的是，在使用过程中，利用石墨烯还原之后亲水向疏水转变过程中形成界面迁移，使润滑纳米颗粒向涂层表面迁移，形成具有纳米微凸结构的自润滑层，可实现少量添加即可达到优异的润滑效果，很好地解决了当前润滑颗粒添加量大的不足。与现有技术相比，本专利技术具有一下有点：(1)采用石墨烯与丙烯酸/丙烯酰胺共聚纳米颗粒通过自组装复合，表层的石墨烯具有更加优越的润滑效果；(2)自润滑水性涂料中石墨烯复合纳米颗粒与弱还原相互作用，促使纳米颗粒向表层迁移，形成高效的纳米微凸结构，具有添加量少的巨大优势；(3)水性自润滑涂料，具有安全环保的特点，具有巨大的市场前景。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的制备流程图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本专利技术进一步阐述。如图1所示，一种润滑功能纳米颗粒分散液，所述分散液包括以下质量百分比的组分：所述润滑功能纳米颗粒由丙烯酸类单体和丙烯酰胺类单体的共聚物纳米颗粒与氧化石墨烯组成，润滑功能纳米颗粒中各组分所占百分比如下：丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纳米颗粒，氧化石墨烯5～20％；丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纳米颗粒的粒径2～200nm；其中，氧化石墨烯包裹在丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纳米颗粒的表面。一种润滑功能纳米颗粒分散液的制备方法，包括以下步骤：步骤一：在高速搅拌中将分散剂、乳化剂、丙烯酸类单体、丙烯酰胺类单体溶解在溶剂中；步骤二：将温度升高至指定温度，随后滴加引发剂的稀溶液，直至反应完全，共聚合成丙烯酸-丙烯酰胺共聚纳米颗粒；步骤三：同时将氧化石墨烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种润滑功能纳米颗粒分散液，其特征在于：所述分散液包括以下质量份数的组分：所述润滑功能纳米颗粒由丙烯酸类单体和丙烯酰胺类单体的共聚物纳米颗粒与氧化石墨烯组成，润滑功能纳米颗粒中各组分所占百分比如下：丙烯酸‑丙烯酰胺共聚物纳米颗粒80～95％，氧化石墨烯5～20％；丙烯酸‑丙烯酰胺共聚物纳米颗粒的粒径2～200nm；其中，氧化石墨烯包裹在丙烯酸‑丙烯酰胺共聚物纳米颗粒的表面。

【技术特征摘要】
1.一种润滑功能纳米颗粒分散液，其特征在于：所述分散液包括以下质量份数的组分：所述润滑功能纳米颗粒由丙烯酸类单体和丙烯酰胺类单体的共聚物纳米颗粒与氧化石墨烯组成，润滑功能纳米颗粒中各组分所占百分比如下：丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纳米颗粒80～95％，氧化石墨烯5～20％；丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纳米颗粒的粒径2～200nm；其中，氧化石墨烯包裹在丙烯酸-丙烯酰胺共聚物纳米颗粒的表面。2.根据权利要求1所述的一种润滑功能纳米颗粒分散液，其特征在于：所述丙烯酸类单体可以是丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸全氟烷基酯、丙烯酸羟乙基磷酸酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢呋喃甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸已酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯中的至少1种组成；所述丙烯酰胺类单体可以是丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺的任意一种和任意比例组合；所述溶剂可以是乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇丁醚、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、丙二醇、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚、异丙醇、正丁醇中的至少2种任意比例混合。3.根据权利要求1所述的一种润滑功能纳米颗粒分散液，其特征在于：所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类、苄基酚聚氧乙烯醚乳化剂的任意一种，优选为OP-10；所述分散剂为烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、羟甲基纤维素、甲基纤维素钠、乙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、曲拉通的任意一种或两种以上的组合；所述引发剂为偶氮二异丁氰、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸二环己脂、叔丁基过氧化氢中任意一种或组合。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈名海，
申请(专利权)人：陈名海，
类型：发明
国别省市：安徽;34