一種添加石墨烯的涂料助劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種涂料助劑，尤其涉及一種提高涂料的強(qiáng)度，韌性、耐熱性和耐磨性 的添加石墨稀的涂料助劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 2004年英國(guó)曼徹斯頓大學(xué)的Geim和Novoselov通過(guò)膠帶剝離高定向石墨獲得了 獨(dú)立存在的二維石墨?。℅ra-phene，GN)晶體以來(lái)，石墨稀已經(jīng)成為材料科學(xué)領(lǐng)域極受關(guān)注 的研究熱點(diǎn)之一。石墨烯，實(shí)際上就是單原子層的石墨，它擁有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力 學(xué)、熱力學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性能。
[0003] 石墨烯是目前世界上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，至吸 收2. 3%的光，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m?k，高于碳納米管和金剛石。石墨稀是一種由碳原子 構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，具有強(qiáng)度高，比表面積大，高化學(xué)反應(yīng)活性，高填充性的特 點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有涂料低溫和干態(tài)沖擊性能差、缺口沖擊強(qiáng)度低的 缺陷而提供一種提高涂料的強(qiáng)度，韌性、耐熱性和耐磨性的添加石墨烯的涂料助劑。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種添加石墨烯的涂料助劑，涂料助劑包括主添加劑與輔添加劑，主添加劑為石墨烯， 主添加劑與輔添加劑的質(zhì)量比為1:3. 5-5. 74。在本技術(shù)方案中，石墨烯是一種由碳原子構(gòu) 成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，具有強(qiáng)度高，比表面積大，高化學(xué)反應(yīng)活性，高填充性的特點(diǎn)； 在現(xiàn)有的涂料中加入涂料助劑，用以改性涂料的強(qiáng)度，提高韌性和耐熱性、耐摩性能。
[0006] 作為優(yōu)選，所述石墨烯為單層片狀結(jié)構(gòu)，或所述石墨烯為層數(shù)在2-50層，層內(nèi)為 碳原子Sp2雜化軌道組成六角形蜂巢狀晶格、層間為碳原子以31鍵結(jié)合。
[0007] 作為優(yōu)選，所述石墨烯以粉末或漿料的形式添加。
[0008] 作為優(yōu)選，輔添加劑選自貝殼粉、納米級(jí)蒙脫土、滑石粉、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸鉀、鋁 鈦酸酯、對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺、聚甲亞胺、玻璃纖維、玻璃微珠、納米氧化硅或骨膠中的一種 或幾種。在本技術(shù)方案中，貝殼粉與骨膠的加入提高了韌性與黏結(jié)性，進(jìn)一步提高其耐磨 性能；納米氧化硅可以做成親但惰性的表面，可以大幅度提高其耐溫性、耐磨性能與耐水性 能；輔添加劑中還有增強(qiáng)劑、偶聯(lián)劑、增韌劑、復(fù)合材料用以進(jìn)一步增強(qiáng)的機(jī)械性能與穩(wěn)定 性。
[0009] 作為優(yōu)選，所述石墨烯中，碳元素與非碳元素質(zhì)量比大于4:1，非碳元素選自氟、 氮、氧、硫、氫、氯、溴、碘中一種或幾種。
[0010] 作為優(yōu)選，所述石墨烯還包含有各種官能團(tuán)的改性石墨烯，如羥基、羧基、羰基、氮 基、氨基中的一種或幾種。
[0011] 作為優(yōu)選，石墨烯與輔添加劑混合后，在磁場(chǎng)強(qiáng)度5000-5250GS，同時(shí)超聲波條件 下超聲分散30_45min。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用石墨烯對(duì)涂料進(jìn)行改性，在現(xiàn)有的涂料中加入 涂料助劑，使得涂料的性價(jià)比高，具有耐磨性好，高強(qiáng)度，高韌性和高耐熱性；無(wú)缺口沖擊強(qiáng) 度提高4. 9-10倍，摩擦系數(shù)降低30. 7-76. 1%，成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋： 本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本領(lǐng)域常用的，下述實(shí)施例中 的方法，如無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0014] 貝殼粉為市售材料。
[0015]納米氧化硅購(gòu)自泉州斯達(dá)納米科技發(fā)展有限公司。
[0016] 骨膠購(gòu)自浙江蘭溪興發(fā)膠業(yè)有限公司。
[0017] 石墨烯原料，石墨烯粉、石墨烯漿料為市售，購(gòu)自寧波墨西科技有限公司。
[0018] 石墨烯為單層片狀結(jié)構(gòu)，或所述石墨烯為層數(shù)在2-50層，層內(nèi)為碳原子Sp2雜化 軌道組成六角形蜂巢狀晶格、層間為碳原子以鍵結(jié)合；碳元素與非碳元素質(zhì)量比大于 4:1，非碳元素選自氟、氮、氧、硫、氫、氯、溴、碘中一種或幾種；所述石墨烯還包含有各種官 能團(tuán)的改性石墨烯，如羥基、羧基、羰基、氮基、氨基中的一種或幾種。
[0019] 本發(fā)明產(chǎn)品可適用于無(wú)機(jī)涂料，有機(jī)涂料，建筑涂料。
[0020] 實(shí)施例1 石墨烯輔添加劑的質(zhì)量比為1:3. 5,石墨烯與輔添加劑均勻混合，然后在磁場(chǎng)強(qiáng)度 5000GS，同時(shí)超聲波條件下超聲分散30min。其中輔添加劑為貝殼粉、納米氧化硅與骨膠，貝 殼粉、納米氧化硅與骨膠的質(zhì)量比為1 :1 :3,貝殼粉的粒徑大小為300目，骨膠的粒徑大小 為Icm0
[0021] 實(shí)施例2 石墨烯輔添加劑的質(zhì)量比為1:4. 2,石墨烯與輔添加劑均勻混合，然后在磁場(chǎng)強(qiáng)度 5175GS，同時(shí)超聲波條件下超聲分散40min。其中輔添加劑為納米級(jí)蒙脫土、硅烷偶聯(lián)劑與 玻璃纖維，納米級(jí)蒙脫土、硅烷偶聯(lián)劑與玻璃纖維的質(zhì)量比為1 :1 :4。
[0022] 實(shí)施例3 石墨烯輔添加劑的質(zhì)量比為1: 5. 74,石墨烯與輔添加劑均勻混合，然后在磁場(chǎng)強(qiáng)度 5250GS，同時(shí)超聲波條件下超聲分散45min。其中輔添加劑為玻璃微珠、對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二 胺與骨膠，玻璃微珠、對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺與骨膠的質(zhì)量比為1 :2 :5。
[0023] 對(duì)比例1，所用配方與制法與實(shí)施例1相同，唯一區(qū)別是沒(méi)有加入石墨烯。
[0024] 聚丙烯材料表面涂覆添加了實(shí)施例1-3與對(duì)比例1的涂料助劑的無(wú)機(jī)涂料，然后 對(duì)聚丙烯材料進(jìn)行拉伸強(qiáng)度與彎曲強(qiáng)度測(cè)試，數(shù)據(jù)如下： 表1、測(cè)試結(jié)果
由表1可見(jiàn)，涂覆本發(fā)明實(shí)施例1-3制備的涂料助劑的聚丙烯材料在拉伸強(qiáng)度與彎曲 強(qiáng)度上明顯優(yōu)于對(duì)比例1的聚丙烯材料；經(jīng)過(guò)實(shí)施例1-3與對(duì)比例1的聚丙烯材料的試驗(yàn) 測(cè)試，得到無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度提高4. 9-10倍，摩擦系數(shù)降低30. 7-76. 1%。
[0025] 在現(xiàn)有的涂料中加入涂料助劑，用以改性涂料的強(qiáng)度，提高韌性和耐熱性、耐摩性 能。
[0026] 以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳方案，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限 制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種添加石墨烯的涂料助劑，其特征在于，涂料助劑包括主添加劑與輔添加劑，主添 加劑為石墨烯，主添加劑與輔添加劑的質(zhì)量比為1:3. 5-5. 74。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種添加石墨烯的涂料助劑，其特征在于，所述石墨烯為單 層片狀結(jié)構(gòu)，或所述石墨烯為層數(shù)在2-50層，層內(nèi)為碳原子Sp 2雜化軌道組成六角形蜂巢 狀晶格、層間為碳原子以鍵結(jié)合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種添加石墨烯的涂料助劑，其特征在于，所述石墨烯以 粉末或漿料的形式添加。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種添加石墨烯的涂料助劑，其特征在于，輔添加劑選自貝 殼粉、納米級(jí)蒙脫土、滑石粉、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸鉀、鋁鈦酸酯、對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺、聚甲亞 胺、玻璃纖維、玻璃微珠、納米氧化硅或骨膠中的一種或幾種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種添加石墨烯的涂料助劑，其特征在于，所述石墨烯 中，碳元素與非碳元素質(zhì)量比大于4:1，非碳元素選自氟、氮、氧、硫、氫、氯、溴、碘中一種或 幾種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種添加石墨烯的涂料助劑，其特征在于，所述石墨烯還 包含有各種官能團(tuán)的改性石墨烯，如羥基、羧基、羰基、氮基、氨基中的一種或幾種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種添加石墨烯的涂料助劑，其特征在于，石墨烯與輔添 加劑混合后，在磁場(chǎng)強(qiáng)度5000-5250GS，同時(shí)超聲波條件下超聲分散30-45min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種添加石墨烯的涂料助劑，涂料助劑包括主添加劑與輔添加劑，主添加劑為石墨烯，主添加劑與輔添加劑的質(zhì)量比為1:3.5-5.74。本發(fā)明采用石墨烯對(duì)涂料進(jìn)行改性，在現(xiàn)有的涂料中加入涂料助劑，使得涂料的性價(jià)比高，具有耐磨性好，高強(qiáng)度，高韌性和高耐熱性；無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度提高4.9-10倍，摩擦系數(shù)降低30.7-76.1%，成本低。
【IPC分類】C09D7/12
【公開號(hào)】CN105086571
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510211546
【發(fā)明人】張慧波
【申請(qǐng)人】寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年4月29日