一种氧化石墨烯丙烯酸乳液及其制备方法、水性涂料技术

本发明专利技术提供了一种氧化石墨烯丙烯酸乳液薄膜，所述薄膜中，氧化石墨烯片层交错分布，形成氧化石墨烯片三维网络；所述氧化石墨烯片层分布于整个薄膜中。本发明专利技术提供的氧化石墨烯丙烯酸乳液涂膜具有特殊的结构，不仅氧化石墨烯能够均匀有序交错分布，形成氧化石墨烯片层交织的三维网络，使得氧化石墨烯片层嵌入在丙烯酸类聚合单体和交联单体交联后形成的聚合物中，使其能够均匀的分布于整个薄膜中，从而解决了氧化石墨烯的团聚问题；而且这些特殊交联单体的加入，提高了乳液的防腐性和导电性，两者相辅相成，为后续更好的提高应用的水性涂料的性能，打下了坚实的基础。打下了坚实的基础。

Graphite oxide acrylic emulsion and its preparation method and waterborne coating

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯丙烯酸乳液及其制备方法、水性涂料


[0001]本专利技术属于防腐涂料
，涉及一种氧化石墨烯丙烯酸乳液及其制备方法、水性涂料，尤其涉及一种氧化石墨烯丙烯酸乳液薄膜、氧化石墨烯丙烯酸乳液及其制备方法、水性涂料。

技术介绍

[0002]石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，作为一种由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前进入应用领域中最轻最薄的材料和最强韧的材料，其在室温下的电子迁移率为2
×
105cm2·
V-1
·
s-1
，是光速的1/300，理论比表面积能够达到2630m2
·
g-1
，全波段光吸收只有2.3％，热导率高达5000W
·
m-1
·
K-1
，杨氏模量超过1100GPa，抗拉强度超过130GPa，且韧性非常好，当施加外部机械力时，碳原子会通过弯曲变形来适应外力，而不必使碳原子重新排列，这样就保持了结构的稳定，所以其断裂强度比钢材还要高200倍，还有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％；另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，并且非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合用于多种学科和领域，也正是由于石墨烯具有上述诸多的优异物理化学性质，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点，同时关于石墨烯等衍生物也从研究阶段走向了产业化，引起了各行各业的广泛参与，是一种应用潜力非常广泛的碳材料，特别是在新型反应分离、新材料、节能环保等众多新兴的产业中都有着巨大的应用前景。
[0003]随着新《环保法》的出台，消费税、排污税的征收，以及消费者对环境保护的重视，环保型水性涂料迎来巨大的发展机遇。水性涂料是指凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，可以被分为两大类：天然物质或矿物质(如硅酸钾)的天然水性涂料和人工合成树脂(如丙烯酸树脂)的石油化工水性涂料。而经常被使用和研究的大多是人工合成树脂类的水性涂料。
[0004]近几年，含有石墨烯类材料的涂料产品已逐渐有相关报道，然而在实际应用中，石墨烯还存在着诸多的问题和制约因素，如石墨烯极易团聚。由于石墨烯及其衍生物比表面积较大，相互间存在较强的范德华作用力，团聚和缠绕现象明显，使其不能稳定分散，分散后也容易再次团聚在一起难以打开。
[0005]因此，如何找到一种更加适宜的方式将石墨烯类材料更好的用于水性涂料领域，不仅能够解决石墨烯自身存在的团聚缺陷，更好的提高涂料的性能，已成为诸多应用厂商和一线研发人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种氧化石墨烯丙烯酸乳液及其制备方法、水性涂料，特别是一种氧化石墨烯丙烯酸乳液薄膜，本专利技术提供的氧化石墨烯丙烯
酸乳液中，氧化石墨烯能够均匀有序分布，形成氧化石墨烯片三维网络，从而解决了氧化石墨烯的团聚，更好的提高了应用的涂料的性能。
[0007]本专利技术提供了一种氧化石墨烯丙烯酸乳液薄膜，所述薄膜中，氧化石墨烯片层交错分布，形成氧化石墨烯片三维网络；
[0008]所述氧化石墨烯片层分布于整个薄膜中。
[0009]优选的，所述氧化石墨烯丙烯酸乳液用于水性涂料；
[0010]所述氧化石墨烯丙烯酸乳液薄膜由氧化石墨烯、丙烯酸类聚合单体和交联单体经交联后得到；
[0011]所述氧化石墨烯丙烯酸乳液薄膜中，所述氧化石墨烯嵌入在所述丙烯酸类聚合单体和交联单体交联后形成的聚合物中；
[0012]所述交联单体包括含酰胺基团的交联单体；
[0013]所述氧化石墨烯的片层数为1～5层；
[0014]所述薄膜的厚度为50～300μm。
[0015]本专利技术提供了一种氧化石墨烯丙烯酸乳液，以质量分数计，包括：
[0016][0017][0018]优选的，所述丙烯酸类聚合单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的一种或多种；
[0019]所述交联单体包括丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和N，N-双丙酮丙烯酰胺中的一种或多种；
[0020]所述保护胶包括聚乙烯醇、苯乙烯-马来酸酐共聚物、丙烯酸酯共聚物和丙烯酸-苯乙烯共聚物中的一种或多种；
[0021]所述引发剂包括无机过氧化物引发剂、有机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂和氧化还原类引发剂中的一种或多种；
[0022]所述乳化剂包括反应型乳化剂和阴离子乳化剂。
[0023]优选的，所述丙烯酸类聚合单体包括丙烯酸、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、甲基丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或多种；
[0024]所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢和偶氮二异丁腈中的一种或多种；
[0025]所述阴离子乳化剂包括羧酸盐、磺酸盐和硫酸酯盐中的一种或多种；
[0026]所述反应型乳化剂包括丙烯酰胺基异丙基磺酸钠、含乙烯基醇醚硫酸盐、含乙烯基醇醚磺酸基琥珀酸酯钠盐和乙烯基醚羟基烷基磺酸钠中的一种或多种；
[0027]所述水性氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的含量为0.1％～5％。
[0028]本专利技术提供了一种氧化石墨烯丙烯酸乳液的制备方法，包括以下步骤：
[0029]1)将苯乙烯、交联单体和丙烯酸类聚合单体经过预混合后，得到混合物A；
[0030]将水性氧化石墨烯分散液升温后，加入保护胶和乳化剂进行混合后，得到混合物B；
[0031]2)将上述步骤得到的混合物A和引发剂，缓慢加入至混合物B中，进行反应后，得到氧化石墨烯丙烯酸乳液。
[0032]优选的，所述混合的具体步骤为：
[0033]将水性氧化石墨烯分散液升温后，加入保护胶进行第一混合后，再加入乳化剂进行第二混合后，得到混合物B；
[0034]所述反应后还包括降温步骤；
[0035]所述降温步骤具体为：
[0036]先降温至第一温度，除去残留单体后，再继续降温，得到氧化石墨烯丙烯酸乳液。
[0037]优选的，所述升温的温度为75～95℃；
[0038]所述混合的方式包括超声搅拌；
[0039]所述第一混合具体为超声搅拌至溶解；
[0040]所述第二混合具体为超声搅拌至溶解；
[0041]所述缓慢加入为滴加；
[0042]所述滴加的速度为10～150g/min；
[0043]所述滴加的时间为2～2.5h；
[0044]所述反应的温度为75～95℃；
[0045]所述反应的时间为2～10h；
[0046]所述第一温度为55～65℃。
[0047]本专利技术还提供一种水性涂料，以质量分数计，包括：
[0048][0049]所述氧化石墨烯丙烯酸乳液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯丙烯酸乳液薄膜，其特征在于，所述薄膜中，氧化石墨烯片层交错分布，形成氧化石墨烯片三维网络；所述氧化石墨烯片层分布于整个薄膜中。2.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述氧化石墨烯丙烯酸乳液用于水性涂料；所述氧化石墨烯丙烯酸乳液薄膜由氧化石墨烯、丙烯酸类聚合单体和交联单体经交联后得到；所述氧化石墨烯丙烯酸乳液薄膜中，所述氧化石墨烯嵌入在所述丙烯酸类聚合单体和交联单体交联后形成的聚合物中；所述交联单体包括含酰胺基团的交联单体；所述氧化石墨烯的片层数为1～5层；所述薄膜的厚度为50～300μm。3.一种氧化石墨烯丙烯酸乳液，其特征在于，以质量分数计，包括：4.根据权利要求3所述的氧化石墨烯丙烯酸乳液，其特征在于，所述丙烯酸类聚合单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的一种或多种；所述交联单体包括丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和N，N-双丙酮丙烯酰胺中的一种或多种；所述保护胶包括聚乙烯醇、苯乙烯-马来酸酐共聚物、丙烯酸酯共聚物和丙烯酸-苯乙烯共聚物中的一种或多种；所述引发剂包括无机过氧化物引发剂、有机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂和氧化还原类引发剂中的一种或多种；所述乳化剂包括反应型乳化剂和阴离子乳化剂。5.根据权利要求4所述的氧化石墨烯丙烯酸乳液，其特征在于，所述丙烯酸类聚合单体包括丙烯酸、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、甲基丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或多种；所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢和偶氮二异丁腈中的一种或多种；所述阴离子乳化剂包括羧酸盐、磺酸盐和硫酸酯盐中的一种或多种；所述反应型乳化剂包括丙烯酰胺基异丙基磺酸钠、含乙烯基醇醚硫酸盐、含乙烯基醇醚磺酸基琥珀酸酯钠盐和乙烯基醚羟基烷基磺酸钠中的一种或多种；
所述水性氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的含量为0.1％～5％。6.一种氧化石墨烯丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将苯乙烯、交联单体和丙烯酸类聚合单体经过预混合后，得到混合物A；将水性氧化石墨烯分散液升温后，加入保护胶和乳化剂进行混合后，得到混合物B；2)将上述步骤得到的混合物A和引发剂，缓慢加入至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏宇，张生安，周炜，任海永，
申请(专利权)人：山东欧铂新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：