环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料的制备方法技术

本发明专利技术提供了环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料及其制备方法，本发明专利技术首先制备了功能化石墨烯，然后通过单体‑石墨烯‑单体的原位聚合制备了含有石墨烯的硅羟基改性的丙烯酸酯‑苯丙乳液，最后配以聚丙烯蜡乳液、颜填料和助剂制备了所述涂料；本发明专利技术通过添加石墨烯使得制备的涂料的稳定性和导电性能十分优异；另外，本发明专利技术的乳液为硅羟基改性的丙烯酸酯‑苯丙双组分乳液，通过硅羟基改性的乳液为成膜物质明显提升了涂料的耐候性、耐久性和弹性，并且双组分的乳液对比单组份的乳液来说，具有更优异的附着性、耐油、耐老化性能和耐热性；再者，本发明专利技术通过添加具有特殊抗污因子的聚丙烯蜡乳液使得所制备的涂料具备了明显的抗污效果。

Preparation method of environmental protection type graphene modified waterborne styrene acrylic resin antifouling conductive paint

The present invention provides environment-friendly graphene modified waterborne styrene acrylic resin conductive antifouling coating and its preparation method, was firstly functionalized graphene prepared by the invention, and in situ monomer graphene monomer polymerization of acrylic styrene acrylate emulsion was prepared by silicon hydroxyl containing graphene modified finally, with polypropylene wax emulsion, fillers and additives were prepared by the coating; the invention makes the stability of graphene added coating and conductive performance is very excellent; in addition, the invention of the emulsion was modified with acrylate styrene acrylic hydroxyl silicon of two-component emulsion modified by hydroxyl silicon the emulsion as film-forming material improve coating weatherability, durability and elasticity, and two-component emulsion contrast one component emulsion, has more excellent adhesion, oil resistance, aging resistance and resistance Moreover, the prepared coating has obvious antifouling effect by adding polypropylene emulsion with special anti fouling factor.

【技术实现步骤摘要】
环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料的制备方法
本专利技术属于涂料领域，具体涉及环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料的制备方法。
技术介绍
涂料是一种施工方便、价格低廉、效果明显、附加价值率高的化工产品。它不仅能装饰建筑、船舶、机械等表面，且具有防止其表面锈蚀，延长使用寿命之功能，还有装饰环境给人以美的享受和醒目标记的功能，随着科技的不断发展，涂料逐步成为一种专用性强、功能性强的精细化学产品。导电涂料被广泛用于电力系统、炼油工业、航空航天及电子通讯设备等多个领域，其需求量呈逐渐增大的趋势。按照导电的机理，导电涂料可以分为结构型和掺合型两种。结构型导电涂料因存在工艺复杂、价格昂贵等问题，致使掺合型导电涂料成为导电涂料的研究开发和工业化的重点，然而掺合型导电涂料成本高、密度大、污染严重等问题仍有待于进一步解决。为了改善导电防腐涂料工艺，降低其成本及密度，减少污染，需要寻找一种新型的掺合型导电涂料。专利(CN101108947A,CN1221768A,CN101935489A)先后介绍了以无机导电填料作为导电填料的涂料，为达到其导电标准，这些涂料需要添加大量的无机导电填料，而无机填料与树脂的相容性变差，使得漆膜的力学性能下降；专利(CN102070960A,CN101368058A,CN101418122A)先后介绍了导电聚合物作为导电填料的涂料，这类涂料虽然具有较好的相容性，但是成本相对较高。专利(CN1704191A,CN1013122179A,CN103205174A)采用金属粉作为涂料的导电填料，这类涂料具有优异的导电性，但成本也相对较高，且耐腐蚀性不好，金属污染严重。因此开发一种稳定性好，导电性能好新型导电涂料，成为导电涂料的重要研究方向。涂料好的抗污能力一直是涂料的主要卖点，现代生活中存在大量各种各样的污渍，有水性、油性污渍，液体、固体污渍，多数污渍都不易被擦拭掉，而且通常会出现漆膜被擦拭脱粉或者是漆膜被擦拭的又光又亮，和周围面在光泽上存在很大差异。这主要是因为一般产品漆膜硬度不高、产品配方PVC(颜料体积浓度)过高和漆膜要求哑光效果，漆膜不够致密，使漆膜易受污渍污染渗入且不易清洗擦去。开发具有良好抗污能力的涂料也是今后涂料研究的重要方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抗污能力及导电能力均十分优异的综合性环保涂料以及该涂料的制备方法。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案为：1.环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）功能化石墨烯的制备：将0.1～0.5g氧化石墨烯溶于70～90m1的DMF中，超声30～60min后形成均匀分散液，加入催化剂A0.2g，搅拌均匀后，升温到60～80℃,搅拌并缓慢滴加1～3g的异丙醇胺，反应8h后，得到糊状产物即改性氧化石墨烯，然后用无水乙醇和去离子水洗涤至中性，最后在80～90℃真空干燥箱中干燥24～48h，保存备用；之后将洗涤后的改性氧化石墨烯分散于80～100m1去离子水中，超声30～60min后形成均匀稳定的分散液，在100℃下加入还原剂0.4g还原18～24h，即得到功能化石墨烯，产物用无水乙醇和蒸馏水洗涤至中性，最后在60～80℃真空干燥箱中干燥24～48h,保存备用；（2）将20～50份丙烯酸丁酯、5～10份甲基丙烯酸，5～10份苯乙烯、20～80份有机硅氧烷单体、2～10份乳化剂、0.2～0.4份过硫酸铵引发剂、1,4-丁内酯1份、1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷0.32g以及4～8份步骤（1）的功能化石墨烯、200～400份的去离子水加入到反应容器中，在不断的搅拌下升温至70～90℃聚合反应2～4h，反应结束后将体系降温至30～50℃，然后加入pH调节剂调节至体系pH为7～8，停止搅拌，即得含有石墨烯的硅羟基改性的苯丙乳液；（3）环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料的制备：首先向反应釜中加入100～300重量份去离子水，采用水浴加热至35～45℃，以600～800转/分的速度搅拌下向反应釜中加入步骤（2）制备的含有石墨烯的硅羟基改性的苯丙乳液10～30份、1～3份聚丙烯蜡乳液、N,N'-二异丙基乙二胺1份、颜填料15～25份、滴加完成后在35～45℃下继续搅拌保温3～5h，然后加入pH调节剂将pH值调节为7-8，最后加入水调节粘度，得到环保型石墨烯改性苯丙树脂防污导电涂料。所述氧化石墨烯的制备方法为：在0℃冰浴下，将0.015～0.072g石墨粉分散到20～25mL浓硫酸中，搅拌下加入KMnO4，所加KMnO4的重量是石墨粉的3～4倍，搅拌30～60分钟，温度上升至30～35℃，加入40～50ml去离子水，搅拌20～30分钟，加入10～15ml质量浓度30％的H2O2，搅拌5～20分钟，经过离心分离，用质量浓度5％的HCl溶液、去离子水和丙酮反复洗涤后得到氧化石墨纳米片；然后将得到的氧化石墨产物置于250mL烧瓶中，加入150mL的水，将烧瓶置于120Hz的超声清洗机中超声1h，除去水，即得到氧化石墨烯。所述步骤(1)中所述还原剂为水合肼、硼氢化钠、乙二胺中的至少一种。所述步骤（2）中有机硅氧烷单体为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷中的一种。所述步骤（2）中乳化剂对辛基苯酚聚氧乙烯醚，所述pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇或氨水。所述步骤（3）中颜填料由二氧化钛、珠光颜料和云母粉按重量比1：2～4：0.3～0.6所组成。步骤(1)中所述催化剂A为二环己基碳二亚胺、乙撑双硬脂酰胺、3-环丙基甲氧基-4-二氟甲氧基苯甲酸的一种。另外，本专利技术还保护了由所述制备方法所制备得到的环保型防污导电涂料。本专利技术的技术效果为：（1）本专利技术利用石墨烯的独特的力学电学性能，将石墨烯应用于涂料中，制备了性能优异的导电涂料，其中，首先对石墨烯进行了功能化处理，在石墨烯上接枝亲水基团，并通过还原的方法得到稳定分散的石墨烯，并且接枝了功能团的石墨烯能够较好的与乳液单体发生单体-石墨烯-单体的原位聚合，从而乳液在石墨烯上生长，使得制备的涂料的稳定性和导电性能十分优异。（2）本专利技术的乳液为硅羟基改性的丙烯酸酯-苯丙乳液，通过硅羟基改性的乳液为成膜物质明显提升了涂料的耐候性、耐久性和弹性，并且双组分的乳液对比单组份的乳液来说，具有更优异的附着性、耐油、耐老化性能和耐热性。（3）本专利技术通过添加具有特殊抗污因子的聚丙烯蜡乳液使得所制备的涂料具备了明显的抗污效果；另外，本专利技术涂料使用的溶剂均为水，以此替代传统涂料生产中使用甲苯、二甲苯、环己酮,CAC等有毒性溶剂和中毒性慢干剂，异佛尔酮。配制的涂料不仅满足溶剂型涂料的技术指标，又符合环保要求。（4）、1,4-丁内酯1份、1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷增强涂料，具有更优异的附着性、耐油、耐老化性能和耐热性。（5）N,N'-二异丙基乙二胺增强聚丙烯蜡乳液抗污效果。（6）二环己基碳二亚胺、乙撑双硬脂酰胺、3-环丙基甲氧基-4-二氟甲氧基苯甲酸作为功能型石墨烯的催化剂。（7）本专利技术强调的未写明用量的无水乙醇和去离子水，可根据实际目的自行处理。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的阐述：实施例1环保型石墨烯改本文档来自技高网...

【技术保护点】
环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）功能化石墨烯的制备：将0.1～0.5g氧化石墨烯的的溶于70～90m1的DMF中，超声30～60min后形成均匀分散液，加入催化剂A0.2g，搅拌均匀后，升温到60～80℃,搅拌并缓慢滴加1～3g的异丙醇胺，反应8h后，得到糊状产物即改性氧化石墨烯，然后用无水乙醇和去离子水洗涤至中性，最后在80～90℃真空干燥箱中干燥24～48h，保存备用；之后将洗涤后的改性氧化石墨烯分散于80～100m1去离子水中，超声30～60min后形成均匀稳定的分散液，在100℃下加入还原剂0.4g还原至至18～24h，即得到功能化石墨烯，产物用无水乙醇和蒸馏水洗涤至中性，最后在60～80℃真空干燥箱中干燥24～48h,保存备用；将20～50份丙烯酸丁酯、5～10份甲基丙烯酸，5～10份苯乙烯、20～80份有机硅氧烷、2～10份乳化剂、0.2～0.4份过硫酸铵引发剂、1,4‑丁内酯1份、1,4,7‑三甲基‑1,4,7‑三氮杂环壬烷0.32份以及4～8份步骤（1）的功能化石墨烯、200～400份的去离子水加入到反应容器中，在不断的搅拌下升温至70～90℃聚合反应2～4h，反应结束后将体系降温至30～50℃，然后加入pH调节剂调节至体系pH为7～8，停止搅拌，即得含有石墨烯的硅羟基改性的苯丙乳液；环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料的制备：首先向反应器中加入100～300重量份去离子水，采用水浴加热至35～45℃，以600～800转/分的速度搅拌下向反应器中加入步骤（2）制备的含有石墨烯的硅羟基改性的苯丙乳液10～30份、1～3份聚丙烯蜡乳液、N,N'‑二异丙基乙二胺1份、颜填料15～25份、滴加完成后在35～45℃下继续搅拌保温3～5h，然后加入pH调节剂将pH值调节为7‑8，最后加入水调节粘度，得到环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料。...

【技术特征摘要】
1.环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）功能化石墨烯的制备：将0.1～0.5g氧化石墨烯的的溶于70～90m1的DMF中，超声30～60min后形成均匀分散液，加入催化剂A0.2g，搅拌均匀后，升温到60～80℃,搅拌并缓慢滴加1～3g的异丙醇胺，反应8h后，得到糊状产物即改性氧化石墨烯，然后用无水乙醇和去离子水洗涤至中性，最后在80～90℃真空干燥箱中干燥24～48h，保存备用；之后将洗涤后的改性氧化石墨烯分散于80～100m1去离子水中，超声30～60min后形成均匀稳定的分散液，在100℃下加入还原剂0.4g还原至至18～24h，即得到功能化石墨烯，产物用无水乙醇和蒸馏水洗涤至中性，最后在60～80℃真空干燥箱中干燥24～48h,保存备用；将20～50份丙烯酸丁酯、5～10份甲基丙烯酸，5～10份苯乙烯、20～80份有机硅氧烷、2～10份乳化剂、0.2～0.4份过硫酸铵引发剂、1,4-丁内酯1份、1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷0.32份以及4～8份步骤（1）的功能化石墨烯、200～400份的去离子水加入到反应容器中，在不断的搅拌下升温至70～90℃聚合反应2～4h，反应结束后将体系降温至30～50℃，然后加入pH调节剂调节至体系pH为7～8，停止搅拌，即得含有石墨烯的硅羟基改性的苯丙乳液；环保型石墨烯改性水性苯丙树脂防污导电涂料的制备：首先向反应器中加入100～300重量份去离子水，采用水浴加热至35～45℃，以600～800转/分的速度搅拌下向反应器中加入步骤（2）制备的含有石墨烯的硅羟基改性的苯丙乳液10～30份、1～3份聚丙烯蜡乳液、N,N'-二异丙基乙二胺1份、颜填料15～25份...

【专利技术属性】
技术研发人员：段宝荣，
申请(专利权)人：段宝荣，
类型：发明
国别省市：山东,37