一种水性复合涂层材料制造技术

本发明专利技术提供了一种水性复合涂层材料，所述涂层中添加高相容、高分散的电接枝改性石墨烯，能够显著的改善涂层的耐腐性。能够显著的改善涂层的耐腐性。能够显著的改善涂层的耐腐性。

【技术实现步骤摘要】
一种水性复合涂层材料


[0001]本专利技术涉及水性涂料
，涉及一种含有改性石墨烯的水性复合涂层材料。

技术介绍

[0002]聚氨酯(PU)是聚氨基甲酸酯的简称，通过异氰酸酯与含活性氢化合物加成缩聚反应制得，其分子链上含有重复的氨基甲酸酯基(
‑
NH
‑
COO
‑
)，是一种嵌段结构的高分子化合物，由玻璃化温度较高的刚性链段(硬段)与玻璃化温度较低的柔性链段(软段)镶嵌而成，低聚物多元醇如聚醚和聚酯构成软段，分子量一般在 300
‑
3000 g/ mol，二异氰酸酯与小分子量的扩链剂(小分子量多元醇类、多元胺类)构成硬段，软硬段的极性不同，相互之间不相容，硬段极性强，相互之间吸引力较大，易聚集在一起，形成许多微区分布在软段相中，这种现象称为“微相分离”。同时硬段相提供多官能度交联，软段基体被硬段相区交联，不同的低聚物多元醇与异氰酸酯反应得到聚氨酯性能不同。
[0003]聚氨酯作为一种高分子材料,从首次合成聚氨酯以来,聚氨酯以其软硬度调节范围较广、耐低温、柔韧性好、附着力强、耐磨和耐化学品性等优点,在泡沫塑料、橡胶、粘结剂、合成皮革纤维以及涂料等行业得到广泛的应用，其中聚氨酯涂料是目前较为常见的一类涂料,聚氨酯产品在涂料使用中占有特殊地位。
[0004]石墨烯已被证明具有许多理想性能，如高机械强度、导电性、分子屏障能力以及其它显著的特性，目前，通过石墨烯改性水性涂料来提高其固有性能或赋予新的功能成为了研究热点，关键是改善石墨烯在聚合物中的分散相容性。通常先用原位聚合、电沉积等方式，降低石墨烯表面能，再利用物理共混、官能团之间的排斥或与树脂涂料的键合实现在涂层中有效分散。
[0005]如天津工业大学CN201910987015公开了一种功能化石墨烯增强水性聚氨酯防腐涂层的制备方法。主要步骤在于对氧化石墨(GO)的制备及其功能化改性，然后将功能化的氧化石墨烯掺杂到水性聚氨酯涂料内，最后利用棒涂或喷涂的方法将复合涂层涂覆在金属表面。其特征在于：(1)以功能化的氧化石墨烯为增强体，以水性聚氨酯为基体，制备出高防腐效率的石墨烯防腐涂料：(2)改性后的氧化石墨烯在水性聚氨酯中具有良好的分散性与相容性；(3)改性后的防腐涂层的防腐效果较纯水性聚氨酯有大幅度的提升；(4)该功能化石墨烯可以作为水性涂料的掺杂粒子，通过刷涂或者喷涂的方式涂覆到被保护的金属表面。
[0006]如CN202111345795公开了一种聚丙烯酸酯功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，相对于纯聚氨酯涂料，聚丙烯酸酯功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料具有优秀的阻燃性与机械性能，在复合涂料燃烧时，氧化石墨烯形成保护性碳层，增加涂料的阻燃性，且石墨烯均匀分散在涂层中，增加了涂层的机械性能，含磷阻燃剂在受热形成聚偏磷酸，这不仅阻止燃烧，同时形成膨胀碳层，增加涂层的阻燃性，通过化学键的键合，增加阻燃涂料的使用寿命，其次，由于丙烯酸酯与聚氨酯搅拌共混时，聚氨酯与丙烯酸酯之间的分子链存在化学键键合，增加了交联密度，提升了复合涂料的机械性能。
[0007]如CN202210422718公开了一种阻燃疏水的生物质基水性聚氨酯涂料及其制备方法，其制备方法为：(1)制备端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；(2)制备生物质功能化石墨烯；(3)水性聚氨酯乳液的制备；(4)向步骤(3)制备的水性聚氨酯乳液中加入增稠剂、流平剂和消泡剂，高速搅拌得到阻燃疏水的生物质基水性聚氨酯涂料。本专利技术还提供由上述方法制备的阻燃疏水的生物质基水性聚氨酯涂料，采用本专利技术所述方法制备的阻燃疏水的生物质基水性聚氨酯涂料，具有较好的疏水性、阻燃性和力学性能；应用于织物整理后，织物的水接触角可达到140
°
以上，阻燃等级可达到B2级及以上。
[0008]
技术实现思路

[0009]基于现有技术中对于涂料中石墨烯的分散问题，本专利技术提供了一种水性复合涂层材料，涂料中添加有导电石墨烯改性材料，所述导电填料进行表面预处理，所述预处理为混酸处理，通过混酸处理，在石墨烯导电填料表面大量带有功能基团的缺陷位点，如
‑
OH，
‑
CHO，
‑
COOH，然后通过搅拌条件下，电化学氧化或者还原处理，主要为阳极室的氧化处理，将上述官能团纯化为
‑
COOH，进而提高石墨烯在后续电化学接枝富双键磺酰基的接枝效果，最终获得的功能化石墨烯的水溶性极高，其表面丰富的双键与其它聚合物存在化学键键合，增加了交联密度，提升了复合涂料的物化性能，所述复合涂层的包括如下质量份：A组分：羟基丙烯酸树脂分散体 50
‑
60份；BKY
‑
024消泡剂 0.2
‑
0.3份；BKY
‑
348流平剂 0.3
‑
0.4份；迪高760w分散剂 0.2
‑
0.3份；Texanol成膜助剂1.5
‑
2.0份；咪唑类杀菌剂0.1
‑
0.15份；R
‑
420增稠剂0.5
‑
0.6份；钛白粉颜料15
‑
20份；OK
‑
500消光粉2
‑
3份；改性石墨烯悬浮液15
‑
20份；B组分：异氰酸酯固化剂18
‑
20份。
[0010]所述改性石墨烯悬浮液中含有改性石墨烯悬浮液中含有15
‑
20wt.%富双键磺酰基改性石墨烯、1
‑
2wt%表面活性剂和去离子水，所述表面活性剂选择P123非离子表面活性剂。
[0011]所述改性石墨烯悬浮液的制备过程如下：（1）将市售石墨烯进行表面预处理；（2）将石墨烯进行电化学纯化处理：将步骤（1）获得的石墨烯悬浮液置于含有隔膜的电解槽阳极室中并实施搅拌，以铂片为阳极，碳棒为阴极，进行恒电流或恒电流电化学纯化处理，所述恒电压：1.5
‑
3V恒电压处理15
‑
17分钟；或者施加0.5
‑
2mA恒电流处理17
‑
19分钟，温度为30
‑
35℃，搅拌速度800
‑
900rpm；（3）超声剥离：关闭电解槽电源，打开超声破碎仪，将超声破碎仪的超声振动棒置
于阳极室中，超声频率5000
‑
6000Hz，超声时间为1
‑
2min；（4）多次重复步骤（2）和步骤（3）；（5）电化学接枝富双键磺酰基：将1
‑
2mmol 4
‑
甲基苯磺酰肼溶解在甲醇溶剂中，然后加入10
‑
13wt%四丁基碘化铵、5
‑
10ml饱和碳酸铵、7
‑
10g纯化石墨烯悬浮液，并使用氢氧化钾调节pH为8
‑
9，电化学条件为40
‑
50mA，时间为4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性复合涂层材料，其特征在于涂层涂料包括如下质量份：A组分：羟基丙烯酸树脂分散体 50
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60份；BKY
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024消泡剂 0.2
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0.3份；BKY
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348流平剂 0.3
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0.4份；迪高760w分散剂 0.2
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0.3份；Texanol成膜助剂1.5
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2.0份；咪唑类杀菌剂0.1
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0.15份；R
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420增稠剂0.5
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0.6份；钛白粉颜料15
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20份；OK
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500消光粉2
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3份；改性石墨烯悬浮液15
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20份；B组分：异氰酸酯固化剂18
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20份，所述改性石墨烯悬浮液中含有改性石墨烯悬浮液中含有15
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20wt.%富双键磺酰基改性石墨烯、1
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2wt%表面活性剂和去离子水，所述表面活性剂选择P123非离子表面活性剂，所述改性石墨烯悬浮液的制备过程如下：（1）将市售石墨烯进行表面预处理；（2）将石墨烯进行电化学纯化处理：将步骤（1）获得的石墨烯悬浮液置于含有隔膜的电解槽阳极室中并实施搅拌，以铂片为阳极，碳棒为阴极，进行恒电压或恒电流电化学纯化处理，所述恒电压：1.5
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3V恒电压处理15
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17分钟；或者施加0.5
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2mA恒电流处理17
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19分钟，温度为30
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35℃，搅拌速度800
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900rpm；（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵子龙，
申请(专利权)人：赵子龙，
类型：发明
国别省市：