石墨烯复合涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯复合涂料，包括如下重量份数的下列组分：改性石墨烯15‑35份；丙烯酸酯乳液30‑45份；聚羧酸铵盐分散剂2‑4份；非离子型润湿剂0.5‑2份；钙基膨润土1‑5份；溶剂12‑20份；助剂1‑3份；其中，所述改性石墨烯为钯掺杂石墨烯，且所述钯掺杂石墨烯中钯原子的掺杂摩尔比例为0.5‑2％；所述丙烯酸酯乳液为有机钛改性丙烯酸酯乳液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涂料
，尤其涉及一种石墨烯复合涂料及其制备方法。
技术介绍
涂料是指涂布于物体表面，起保护、装饰或其他特殊功能(绝缘、防锈、防霉、耐热等)的一类液体或固体材料。涂料作为一种工业产品，其主要的功能在于装饰。室内是人们主要的生活空间，人们每天在室内工作和生活的时间度过的平均时间大于10个小时。因此室内环境的治理越来越受到人们的重视。内墙涂料是建筑装饰材料的重要组成部分，其主要作用在于装饰和保护内墙墙面，建立一个美观舒适的生活环境。随着人们生活品质的提高，人们对于室内环境的要求越来越高，来自板材和涂料在内的各种装饰物的室内甲醛无疑成为人们追求高品质生活的障碍。为了避免甲醛带来的危害，人们通过各种吸附产品来去除甲醛，已达到合格的居住标准，然而，效果大多不尽人意。而对于内墙涂料，其功能主要聚焦于修饰作用，个别涂料也提到去甲醛作用，但是效果并不明朗。此外，现有的内墙涂料，涂层附着力不强，形成的膜层不够坚固，导致涂层容易脱落。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石墨烯复合涂料及其制备方法，旨在解决现有涂料不能有效去除甲醛，以及涂层附着力不强、形成的膜层不够坚固的问题。本专利技术是这样实现的，一种石墨烯复合涂料，包括如下重量份数的下列组分：其中，所述改性石墨烯为钯掺杂石墨烯，且所述钯掺杂石墨烯中钯原子的掺杂摩尔比例为0.5-2％；所述丙烯酸酯乳液为有机钛改性丙烯酸酯乳液。优选的，所述钯掺杂石墨烯为表面含有聚氨基甲酸酯的石墨烯，以所述钯掺杂石墨烯的总重为100％计，所述聚氨基甲酸酯的质量百分含量为3-4.5％。优选的，所述有机钛改性丙烯酸酯乳液由丙烯酸酯类混合单体、有机钛单体、引发剂制成，其中，所述丙烯酸酯类混合单体包括质量比为10-12:2-6:3-5的甲基丙烯酸丁酯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸，所述有机钛单体为双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯。优选的，所述非离子型润湿剂为聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段酯共聚物中的至少一种。优选的，所述聚羧酸铵盐分散剂的数均分子量为3500-5000。优选的，所述助剂为消泡剂、增稠剂、流平剂、防沉剂、缓冲剂中的至少一种；所述溶剂为水。以及，一种石墨烯复合涂料的制备方法，包括以下步骤：按照上述石墨烯复合涂料的配方称取各组分；在反应釜中加入有机钛改性丙烯酸酯乳液，1200-1500rpm搅拌30-60min，加入聚羧酸铵盐分散剂、非离子型润湿剂、钙基膨润土、溶剂，混合得到混合物料；在所述混合物料中依次加入改性石墨烯和助剂，60-80℃加热处理30-40min，冷却后得到石墨烯复合涂料。优选的，所述有机钛改性丙烯酸酯乳液的制备方法为：提供丙烯酸酯类混合单体溶液和有机钛单体溶液；在添加有去离子水和乳化剂的反应容器中，边搅拌边缓慢滴加丙烯酸酯类混合单体溶液和有机钛单体溶液，在70-80℃条件下超声加热3-5小时，得到有机钛改性丙烯酸酯乳液。优选的，所述改性石墨烯的制备方法为：提供氧化石墨烯和氯化钯，将所述氧化石墨烯置入加热炉中，在惰性气氛中加热至800-1200℃，加热6-12h，得到钯掺杂的氧化石墨烯，经还原处理后得到钯掺杂石墨烯。进一步优选的，在制备所述钯掺杂石墨烯后，将所述钯掺杂石墨烯进行部分氧化，然后在偶联剂的作用下与聚氨基甲酸酯反应，生成聚氨基甲酸酯修饰的钯掺杂氧化石墨烯，再将所述聚氨基甲酸酯修饰的钯掺杂氧化石墨烯进行还原，得到聚氨基甲酸酯改性的钯掺杂石墨烯。本专利技术提供的石墨烯复合涂料，含有钯掺杂石墨烯，所述钯掺杂石墨烯不仅能够改善所述复合涂料的机械强度，提高涂料与地材附着力与耐摩擦性能；而且，所述钯掺杂石墨烯能够有效吸附室内的甲醛等有害气体，起到净化室内空气的作用。同时，所述石墨烯复合涂料中的有机钛改性丙烯酸酯乳液，不仅能够赋予所述涂料优异的耐磨性、耐热性和耐腐蚀性，而且能够有效改善石墨烯与涂料乳液相容性差的问题，从而有利于所述钯掺杂石墨烯性能的充分发挥。此外，本专利技术通过将聚羧酸铵盐分散剂和非离子型润湿剂配合使用，将所述有机钛改性丙烯酸酯乳液和所述钯掺杂石墨烯充分有效地分散，得到性能均匀稳定的石墨烯复合涂料。本专利技术提供的石墨烯复合涂料的制备方法，工艺相对简单可控，易实现产业化生产。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种石墨烯复合涂料，包括如下重量份数的下列组分：其中，所述改性石墨烯为钯掺杂石墨烯，且所述钯掺杂石墨烯中钯原子的掺杂摩尔比例为0.5-2％；所述丙烯酸酯乳液为有机钛改性丙烯酸酯乳液。具体的，本专利技术实施例中，石墨烯的添加能够改善复合涂料的附着力。进一步的，为了增加石墨烯对甲醛气体的吸收能力，本专利技术实施例通过在石墨烯中插入掺杂钯元素实现。具体的，钯原子的掺杂对于石墨烯吸附甲醛分子具有很好的催化作用，当钯原子掺杂在石墨烯表面时，可以大大提高石墨烯对甲醛气体的敏感性，提高吸附性能。进一步的，所述钯原子的掺杂摩尔比例为0.5-2％。若所述钯原子的掺杂摩尔比例过低，则无法有效发挥上述作用；若所述钯原子的掺杂摩尔比例过高，则过多钯原子的插入会导致石墨烯原本的平面结构发生扭曲。一方面不利于石墨烯结构的稳定；另一方面，当石墨烯吸附甲醛分子时，整体上，甲醛分子平面不能处于石墨烯平面的上方、并与石墨烯平面平行，导致吸附后的石墨烯-甲醛体系稳定性降低。所述钯掺杂石墨烯能够显著提高度石墨烯对甲醛气体的吸附性能，但是，由于石墨烯本身化学性质的限定(由sp2杂化碳原子组成)，因此，所述钯掺杂石墨烯在所述涂料体系中与其他涂料成分的相容性较差。优选的，所述钯掺杂石墨烯为表面含有聚氨基甲酸酯的石墨烯，且以所述钯掺杂石墨烯的总重为100％计，所述聚氨基甲酸酯的质量百分含量为3-4.5％。通过对所述钯掺杂石墨烯进行表面修饰，引入聚氨基甲酸酯，使石墨烯表面性质发生改变，从而提高了所述钯掺杂石墨烯的分散性和表面活性，改善石墨烯与其他物质如丙烯酸酯乳液的相容性。此外，经过表面修饰后，可以一定程度上避免石墨烯分子间的团聚。本专利技术实施例中，所述改性石墨烯的含量为15-35份，具体可为15份、20份、25份、35份。基于石墨烯的化学性质，因此，以常规的丙烯酸酯乳液与石墨烯作为原料制备涂料时，会存在相容性差，涂料性能不均匀，难以有效发挥各物质成分作用的问题。有鉴于此，本专利技术实施例提供的丙烯酸酯乳液为有机钛改性丙烯酸酯乳液。所述有机钛改性丙烯酸酯乳液不仅能够赋予所述涂料优异的耐磨性、耐热性和耐腐蚀性；更重要的是，能够有效改善石墨烯与涂料乳液相容性差的问题，从而有利于所述钯掺杂石墨烯性能的充分发挥。由于所述丙烯酸酯乳液为有机钛改性丙烯酸酯乳液，从而使得所述改性石墨烯在所述复合涂料中的含量大幅增加，可以达到15-35份。优选的，所述有机钛改性丙烯酸酯乳液由丙烯酸酯类混合单体、有机钛单体、引发剂制成，其中，所述丙烯酸酯类混合单体包括质量比为10-12:2-6:3-5的甲基丙烯酸丁酯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸，所述有机钛单体为双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯。其中，本专利技术实施例特定含量和种类的丙烯酸酯类混合单体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯复合涂料，其特征在于，包括如下重量份数的下列组分：其中，所述改性石墨烯为钯掺杂石墨烯，且所述钯掺杂石墨烯中钯原子的掺杂摩尔比例为0.5‑2％；所述丙烯酸酯乳液为有机钛改性丙烯酸酯乳液。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合涂料，其特征在于，包括如下重量份数的下列组分：其中，所述改性石墨烯为钯掺杂石墨烯，且所述钯掺杂石墨烯中钯原子的掺杂摩尔比例为0.5-2％；所述丙烯酸酯乳液为有机钛改性丙烯酸酯乳液。2.如权利要求1所述的石墨烯复合涂料，其特征在于，所述钯掺杂石墨烯为表面含有聚氨基甲酸酯的石墨烯，以所述钯掺杂石墨烯的总重为100％计，所述聚氨基甲酸酯的质量百分含量为3-4.5％。3.如权利要求1所述的石墨烯复合涂料，其特征在于，所述有机钛改性丙烯酸酯乳液由丙烯酸酯类混合单体、有机钛单体、引发剂制成，其中，所述丙烯酸酯类混合单体包括质量比为10-12:2-6:3-5的甲基丙烯酸丁酯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸，所述有机钛单体为双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯。4.如权利要求1所述的石墨烯复合涂料，其特征在于，所述非离子型润湿剂为聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段酯共聚物中的至少一种。5.如权利要求1-4任一所述的石墨烯复合涂料，其特征在于，所述聚羧酸铵盐分散剂的数均分子量为3500-5000。6.如权利要求1-3任一所述的石墨烯复合涂料，其特征在于，所述助剂为消泡剂、增稠剂、流平剂、防沉剂、缓冲剂中的至少一种；所述溶剂为水。7.一种石墨烯复合涂料的制备方法，包括以下步骤：按照权利要求1-6任一所述石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠先洋，瞿利平，徐雪清，
申请(专利权)人：深圳市明鑫高分子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44