一種雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法和使用方法。涂料的具體技術(shù)方案為：組分包括酚醛環(huán)氧樹脂100重量份，E?22環(huán)氧樹脂50?200重量份，石墨烯3?5重量份，抗氧劑3?10重量份，復(fù)合填料30?50重量份，分散劑2?5重量份，顏料0?3重量份，復(fù)合固化劑10?25重量份，溶劑100?200重量份。本發(fā)明通過(guò)使用光引發(fā)劑實(shí)現(xiàn)快速固化、濕固化可以實(shí)現(xiàn)后期進(jìn)一步的固化，實(shí)現(xiàn)初期固化快速，后期使用強(qiáng)度大，且通過(guò)填料的選擇和配合實(shí)現(xiàn)高耐磨和高導(dǎo)電性，配合合適的制備方法，得到快速固化、使用強(qiáng)度高、高耐磨性和導(dǎo)電性綜合性能的涂料。
【專利說(shuō)明】
一種雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法和使用 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂涂料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以納米碳材料為基礎(chǔ)的 雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 耐磨涂料是一類功能涂料，其具有良好的耐磨性，在建筑地面、地坪涂刷、路標(biāo)漆 都有廣泛的應(yīng)用，其可以提高涂料的耐磨性、硬度和使用壽命。在實(shí)際使用中，有部分領(lǐng)域 需要使用將設(shè)備電荷盡快排除，此時(shí)地面需要具有一定的導(dǎo)電性，將電荷盡快傳導(dǎo)到地面， 提尚其綜合性能。
[0003] 環(huán)氧樹脂是具有高強(qiáng)度、高耐磨強(qiáng)度的一種基體樹脂，其廣泛用于涂料中。對(duì)于其 固化方式，通常是使用單一固化，在固化初期決情況決定了其最終的使用強(qiáng)度，通常涂刷后 會(huì)需要長(zhǎng)時(shí)間的固化，保障其最終使用強(qiáng)度。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，需要一種具有可以快速固化、使用強(qiáng)度高、高耐磨性和導(dǎo)電性的環(huán)氧 樹脂涂料，其綜合性能要求高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了解決上述問(wèn)題，制備得到一種可以快速固化、使用強(qiáng)度高、高耐磨 性和導(dǎo)電性的環(huán)氧樹脂涂料，本發(fā)明通過(guò)使用光引發(fā)劑實(shí)現(xiàn)快速固化、濕固化可以實(shí)現(xiàn)后 期進(jìn)一步的固化，實(shí)現(xiàn)初期固化快速，后期使用強(qiáng)度大，且通過(guò)填料的選擇和配合實(shí)現(xiàn)高耐 磨和高導(dǎo)電性，配合合適的制備方法，得到耐磨性和導(dǎo)電性優(yōu)異的涂料。
[0006] 同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種環(huán)氧樹脂涂料的制備方法以及實(shí)際使用的方法。
[0007] 為了解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案為： 雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料的組分包括:酚醛環(huán)氧樹脂100重量份，E-22環(huán)氧樹 脂50-200重量份，石墨烯3-5重量份，抗氧劑3-10重量份，復(fù)合填料30-50重量份，分散劑2-5 重量份，顏料0-3重量份，復(fù)合固化劑10-25重量份，溶劑100-200重量份。
[0008] 本發(fā)明作為基體樹脂使用了兩種不同性能的環(huán)氧樹脂相互配合，酚醛環(huán)氧樹脂具 有較高的交聯(lián)程度，其交聯(lián)密度較常規(guī)環(huán)氧樹脂高，強(qiáng)度高，具有更好的耐熱性、耐磨性和 耐腐蝕性能，而E22的柔韌性好，與酚醛環(huán)氧樹脂形成一種"硬鏈段"和"軟鏈段"的配合，可 以有效的分散應(yīng)力。酚醛環(huán)氧樹脂與E51和E44類環(huán)氧樹脂得到的效果相差很大，使用E51和 E44的交聯(lián)程度也較大，難以實(shí)現(xiàn)形成"硬鏈段"和"軟鏈段"分散應(yīng)力的效果。
[0009] 所述石墨稀是采用經(jīng)典的Hummer法制備氧化石墨稀、進(jìn)一步通過(guò)還原得到的。其 也可以通過(guò)其他常見(jiàn)的方式制備石墨烯。
[0010] 所述復(fù)合填料優(yōu)選為由氮化硅、碳纖維粉和碳納米管按照2:5:2的重量比混合得 到。所述復(fù)合填料與石墨烯配合使用可以實(shí)現(xiàn)良好的耐磨性和導(dǎo)電性。具體配合原則如下： 為了提高涂料的導(dǎo)電性，優(yōu)選綜合使用了碳纖維粉、碳納米管和石墨烯。石墨烯是起到 了導(dǎo)電的作用，由于其片層結(jié)構(gòu)以及難以實(shí)現(xiàn)高填充量問(wèn)題，僅僅使用石墨烯電荷導(dǎo)出性 能不足，難以滿足高的電荷導(dǎo)出的要求，且成本很高。碳纖維粉作為一種成本相對(duì)較低的碳 材料，其具有較長(zhǎng)的纖維長(zhǎng)度，較大量填充可以在基體樹脂中，形成一種碳纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以達(dá)到應(yīng)力的快速分散，但碳纖維粉屬于一種非結(jié)晶（結(jié)晶性很差）的材料，其 導(dǎo)電性有待進(jìn)一步提高。為了平衡石墨烯和碳纖維粉的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)確定創(chuàng) 造性的選擇了碳納米管，碳納米管屬于一種結(jié)晶性十分優(yōu)異的其可以實(shí)現(xiàn)碳纖維和石墨烯 的連接，導(dǎo)電性會(huì)大幅提高。通過(guò)加入碳納米管以及選擇合適的用量，實(shí)現(xiàn)了"面-線-網(wǎng)"的 充分連接，平衡了成本和導(dǎo)電性，也得到良好的應(yīng)力分散。
[0011] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述碳納米管經(jīng)過(guò)濃硫酸-濃硝酸混合液氧化后，再經(jīng)過(guò)偶聯(lián) 劑改性得到。碳納米管與石墨烯連接緊密，碳納米管可以在石墨烯和碳纖維粉之間形成穩(wěn) 定的通路。為了減少氧化對(duì)碳納米管結(jié)晶結(jié)構(gòu)的影響，碳納米管氧化程度不宜過(guò)高。
[0012] 所述碳纖維粉的直徑優(yōu)選為5-10微米，長(zhǎng)徑比為5-8:1，其最長(zhǎng)長(zhǎng)度可以達(dá)到近80 微米，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也一定程度分散了應(yīng)力，提高了耐磨性能。
[0013] 所述碳納米管優(yōu)選為鋸齒形碳納米管，粒徑l_2nm，長(zhǎng)度20-50μπι。鋸齒形碳納米管 提高了其與其他碳材料的接觸穩(wěn)定性，提高了總體的導(dǎo)電性能以及耐磨穩(wěn)定性。
[0014] 為了提高涂層的耐磨性，其利用了氮化硅顆粒，其作為一種常見(jiàn)的耐磨材料，但本 發(fā)明中使用了碳納米管和石墨烯，其耐磨性都是十分優(yōu)異的。碳纖維粉在體系中提到了應(yīng) 力分散，減少了硬性摩擦。為了提高其不可避免的硬性摩擦情況，以氮化硅顆粒提高耐磨 性，同時(shí)利用了各組分的粒徑分布，達(dá)到了最佳效果，該效果已經(jīng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)得到最佳 的配比。
[0015] 所述氮化娃的優(yōu)選最佳粒徑為10_50nm，不在該范圍，難以與其他填料配合使用， 難以實(shí)現(xiàn)良好的耐磨性能。
[0016] 為了實(shí)現(xiàn)初期固化快速、后期使用強(qiáng)度大的固化效果，本發(fā)明綜合使用了室溫快 速固化光引發(fā)劑和濕固化性能的緩慢固化。其室溫快速固化光引發(fā)劑采用的為芳香族重氮 鹽，其可以在紫外光下快速引發(fā)，實(shí)現(xiàn)快速的初期固化，且強(qiáng)度較好;為了進(jìn)一步提高最終 使用強(qiáng)度，進(jìn)一步采用酚醛改性酮亞胺，酚醛變形酮亞胺不僅具有潮濕和低溫固化特性，而 且?guī)в蟹尤┕羌芙Y(jié)構(gòu)，在提高固化程度的情況下，還進(jìn)一步提高了樹脂固化的韌性、耐濕性 和耐腐蝕性。
[0017] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述復(fù)合固化劑為酚醛改性酮亞胺和芳香族重氮鹽按照2: (3-8)的重量比混合。根據(jù)實(shí)際需要，可以控制前后期固化程度。如果光引發(fā)劑含量過(guò)高，前 期交聯(lián)程度過(guò)高，酚醛改性酮亞胺難以實(shí)現(xiàn)后期固化的效果;如果酚醛改性酮亞胺含量過(guò) 高，前期固化程度較低，難以實(shí)現(xiàn)快速固化使用的效果。
[0018] 所述抗氧劑為抗氧劑1010,抗氧劑168或抗氧劑1076。所述顏料為紅色顏料、黑色 顏料、藍(lán)色顏料、綠色顏料、灰色顏料或其混合物。
[0019] 本發(fā)明還提供了納米碳材料雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，步驟 包括： (1) 稱取各組分，并進(jìn)行干燥除水處理； (2) 碳納米管經(jīng)過(guò)濃硫酸-濃硝酸混合液氧化，再經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑改性得到改性碳納米管； 改性碳納米管與所述石墨烯進(jìn)行預(yù)混合，充分干燥，得到混合物A; (2)在無(wú)水避光條件下，酚醛環(huán)氧樹脂、E-22環(huán)氧樹脂、混合物A、氮化硅、分散劑和溶劑 進(jìn)行充分混合，進(jìn)而加入復(fù)合固化劑、抗氧劑、顏料進(jìn)行混合，出料，封裝，即得納米碳材料 雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料。
[0020] 在該方法中，為了避免使用過(guò)程中，為了避免水和光對(duì)引發(fā)劑的影響，應(yīng)當(dāng)在避光 避水的前提下進(jìn)行制備。
[0021] 本發(fā)明還提供了納米碳材料雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料的使用方法，其特 征在于:所述納米碳材料雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料涂覆在需要涂覆的墻體或地 面，使用紫外線燈進(jìn)行照射充分固化即可。
[0022]有益的技術(shù)效果： 本發(fā)明通過(guò)樹脂種類的配合、填料種類和粒徑選擇、固化劑種類的選擇和配合，最終實(shí) 現(xiàn)了快速固化、使用強(qiáng)度高、高耐磨性和導(dǎo)電性綜合性能的優(yōu)異，滿足于可實(shí)際使用的高要 求。具體涉及，酚醛環(huán)氧樹脂與E22作為軟硬結(jié)合，分散應(yīng)力好;石墨烯與碳納米管和碳纖維 粉配合使用，提高了導(dǎo)電性能;碳納米管、氮化硅的配合使用提高了耐磨性。上述導(dǎo)電性和 耐磨性還收到各組分比例的影響，不在本申請(qǐng)范圍內(nèi)的重量比難以滿足要求。本發(fā)明另一 重點(diǎn)在于固化體系的選擇，采用芳香族重氮鹽實(shí)現(xiàn)前期的快速固化，達(dá)到前期強(qiáng)度;酚醛改 性酮亞胺作為濕固化，提高后期固化，雙重固化綜合提高了耐磨強(qiáng)度強(qiáng)度和最終使用耐磨 強(qiáng)度很高。綜合上述幾點(diǎn)內(nèi)容，最終實(shí)現(xiàn)了快速固化、使用強(qiáng)度高、高耐磨性和導(dǎo)電性綜合 性能。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只是用于解釋本發(fā)明，并非用于 限定本發(fā)明的范圍。
[0024] 實(shí)施例和對(duì)比例中未特殊說(shuō)明的情況下，均使用如下制備方法，具體為: 納米碳材料雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，步驟包括： (1) 稱取各組分，并進(jìn)行干燥除水處理； (2) 碳納米管經(jīng)過(guò)濃硫酸-濃硝酸混合液氧化，再經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑改性得到改性碳納米管； 改性碳納米管與所述石墨烯進(jìn)行預(yù)混合，充分干燥，得到混合物A; (2)在無(wú)水避光條件下，酚醛環(huán)氧樹脂、E-22環(huán)氧樹脂、混合物A、氮化硅、分散劑和溶劑 進(jìn)行充分混合，進(jìn)而加入復(fù)合固化劑、抗氧劑、顏料進(jìn)行混合，出料，封裝，即得納米碳材料 雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料。
[0025]實(shí)施例和對(duì)比例中各組分的選擇和用量參見(jiàn)下表(對(duì)比例10中碳納米管未進(jìn)行改 性與石墨烯進(jìn)行預(yù)先混合）：
由最佳實(shí)施例1與對(duì)比例的比較，可以發(fā)現(xiàn)樹脂選擇、填料組合(組分、用量、粒徑)均對(duì) 最終綜合性能產(chǎn)生重要影響，改變一個(gè)組分或用量或參數(shù)均會(huì)對(duì)多個(gè)系能產(chǎn)生影響，各參 數(shù)小范圍浮動(dòng)存在可預(yù)期性，當(dāng)大范圍調(diào)整難以預(yù)期其對(duì)眾多性能影響。本發(fā)明的技術(shù)方 案是較為最佳的一個(gè)技術(shù)方案組，其最終效果遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有市場(chǎng)銷售產(chǎn)品的性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于:組分包括:酚醛環(huán)氧樹脂100 重量份，E-22環(huán)氧樹脂50-200重量份，石墨稀3-5重量份，抗氧劑3-10重量份，復(fù)合填料30-50重量份，分散劑2-5重量份，顏料0-3重量份，復(fù)合固化劑10-25重量份，溶劑100-200重量 份。2. 如權(quán)利要求1所述雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于:所述復(fù)合填料由 氮化硅、碳纖維粉和碳納米管按照2:5:2的重量比混合得到。3. 如權(quán)利要求2所述雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于:所述碳纖維粉的 直徑5-10微米，長(zhǎng)徑比為5-8:1。4. 如權(quán)利要求2所述雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于:所述氮化硅粒徑 為10_50nm，所述碳納米管為鋸齒形碳納米管，粒徑為l_2nm、長(zhǎng)度為20-50μηι。5. 如權(quán)利要求1或2所述雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于:所述復(fù)合固 化劑為酚醛改性酮亞胺和芳香族重氮鹽按照2: (3-8)的重量比混合。6. 如權(quán)利要求2所述雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于:所述碳納米管經(jīng) 過(guò)濃硫酸-濃硝酸混合液氧化后，再經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑改性得到。7. 如權(quán)利要求1或2所述雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于:所述抗氧劑 為抗氧劑1010,抗氧劑168或抗氧劑1076的一種或幾種混合。8. 如權(quán)利要求1或2所述雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料，其特征在于:所述顏料為 紅色顏料、黑色顏料、藍(lán)色顏料、綠色顏料、灰色顏料的一種或幾種混合物。9. 權(quán)利要求2-8任一項(xiàng)所述雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征在 于:步驟包括： (1) 稱取上述組分，并進(jìn)行干燥除水處理； (2) 碳納米管經(jīng)過(guò)濃硫酸-濃硝酸混合液氧化，再經(jīng)過(guò)偶聯(lián)劑改性得到改性碳納米管； 改性碳納米管與所述石墨烯進(jìn)行預(yù)混合，充分干燥，得到混合物A; (2)在無(wú)水避光條件下，酚醛環(huán)氧樹脂、E-22環(huán)氧樹脂、混合物A、氮化硅、分散劑和溶劑 進(jìn)行充分混合，進(jìn)而加入復(fù)合固化劑、抗氧劑、顏料進(jìn)行混合，出料，封裝，即得納米碳材料 雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料。10. 權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料的使用方法，其特征在 于:所述納雙重固化耐磨單組份環(huán)氧樹脂涂料涂覆在需要涂覆的墻體或地面，使用紫外線 燈進(jìn)行照射充分固化即可。
【文檔編號(hào)】C09D5/24GK106010142SQ201610639720
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年8月8日
【發(fā)明人】馬曉潔
【申請(qǐng)人】馬曉潔