CN104194585A - 一种石墨烯改性的树脂粉末涂料及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石墨烯改性的树脂粉末涂料及其生产工艺,树脂粉末涂料包括树脂、填料、助剂、颜料以及石墨烯；质量百分比如下：树脂：50％-80％；填料：0％-40％；助剂：5％-7％；颜料：0.2％-3％；石墨烯：0.005—30％。本发明提供的石墨烯改性树脂粉末涂料，通过在传统树脂粉末涂料的基础上适量加入石墨烯，大大提高了树脂粉末涂料的机械性、导电性、导热性、阻燃性、防腐性以及耐候性，具有广阔的市场前景。

Description

一种石墨烯改性的树脂粉末涂料及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种石墨烯改性的树脂粉末涂料及其生产工艺，属于粉末涂料制造领域。

背景技术

粉末涂料组合物为通常包含固体成膜树脂或不同种类树脂混合物的固体组合物，其通常具有一种或多种颜料和任选的一种或多种性能添加剂如增塑剂、稳定剂、流动助剂和增量剂。

石墨烯作为近年来发现的二维碳素晶体，其强度达130GPa，成为世界上强度最高的材料，其还具有超大的比表面积、良好的疏水性和优异的耐磨性。此外，石墨烯比目前任何其他材料的导热效果都好，其热导率约为4000wm/k，是铜的5倍，是金刚石的2倍。

现有技术中的树脂粉末涂料，由于对机械性、导电性、导热性、阻燃性等具有较高的要求，而现有技术中虽然存在将石墨烯加入复合材料中来增强其性能，但是在树脂粉末涂料领域加入石墨烯，没有任何相关报道。

发明内容

本发明提供了一种石墨烯改性的树脂粉末涂料及其生产工艺，通过在传统树脂粉末涂料的配方中加入了石墨烯，大大加强粉末涂料的机械性、导电性、导热性、阻燃性。

本发明的主要技术内容如下：

一种石墨烯改性的树脂粉末涂料,树脂粉末涂料包括树脂、填料、助剂、颜料以及石墨烯；所述质量百分比如下：

作为优选方案，上述助剂为固化剂、增光剂、安息香、流平剂、增强剂的一种或者多种；所述填料为硫酸钡、硫酸钙的一种或者多种。

作为优选方案，上述树脂粉末涂料中的树脂包括聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、氟树脂的一种或多种。

作为优选方案，上述石墨烯的粒径大小为1-50μm。

作为优选方案，上述石墨烯用氧化石墨烯代替。

一种石墨烯改性的树脂粉末涂料生产工艺，包括如下步骤：

(1)、将树脂、固化剂、助剂、颜料以及石墨烯按照权利要求1所述的比例放入高速混料机中混合；

(2)、然后将该混合物在高温加热的混料机中熔融；

(3)、融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料；

(4)、然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为10—100μm，制成树脂粉末涂料。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

1、导电性：树脂粉末涂料涂装是通过静电吸附到金属表面，由于粉末颗粒的带电性有限，从而导致在喷涂过程中会有很大一部分粉末未能吸附到金属表面，造成很大的浪费和粉尘污染，石墨烯树脂粉末涂料大大改善了这一现状，石墨烯强大的导电性增强了粉末颗粒的带电性，从而使墨粉带电颗粒得到更多更好的吸附，提高了粉末涂料的利用率，减少了粉尘污染，降低了喷涂成本。

2、导热性：传统粉末涂料的固化条件是190℃/20min，石墨烯非常到的导热性决定了石墨烯粉末涂料的固化条件的降低，从多次试验中得出石墨烯粉末涂料的固化条件定为180℃/5min，其性能与传统的固化条件相比，没有改变。石墨烯粉末涂料的这一特性，将使得在喷涂施工时，固化涂料的燃料(煤、电、燃气、油等)大大降低，使能源得到高效利用。

3、阻燃性：传统粉末涂料与石墨烯粉末涂料在同等时间、同等火焰燃烧下，石墨烯粉末涂料的阻燃效果非常明显，同等火焰燃烧下，传统粉末涂料在2-3min内会燃烧，而添加了少量石墨烯粉末涂料在8-10min内燃烧，而在石墨烯达到一定量的前提下，粉末涂料完全不燃烧。

本发明的具体实施方式由以下实施例给出。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

一种石墨烯改性的树脂粉末涂料,树脂粉末涂料包括树脂、填料、助剂、颜料以及石墨烯；所述质量百分比如下：

作为优选方案，上述助剂为固化剂、增光剂、安息香、流平剂、增强剂的一种或者多种；所述填料为硫酸钡、硫酸钙的一种或者多种。

作为优选方案，上述树脂粉末涂料中的树脂包括聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、氟树脂的一种或多种。

作为优选方案，上述石墨烯的粒径大小为1-50μm。

作为优选方案，上述石墨烯用氧化石墨烯代替。

一种石墨烯改性的树脂粉末涂料生产工艺，包括如下步骤：

(1)、将树脂、固化剂、助剂、颜料以及石墨烯按照权利要求1所述的比例放入高速混料机中混合；

(2)、然后将该混合物在高温加热的混料机中熔融；

(3)、融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料；

(4)、然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为10—100μm，制成树脂粉末涂料。

实施例1：

选取配方组分：聚酯树脂：60％；填料：30％；助剂：7％；颜料：3％；在高速混料机中混合，然后将该干成分混合物在一种高温加热的混料机中熔融，熔融时间10min，熔融温度分为三个区域，一区温度为100℃，二区温度为100℃，三区温度为90℃。融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料，然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为10μm，制成树脂粉末涂料。然后将所述混合粉末通过静电喷涂方式和静电流化床法施加至金属基材并加热使其粉末颗粒熔融，熔融温度为180℃，熔融时间为10min，从而使粉末涂料固化。

实施例2：

选取如下配方:聚酯树脂70％；填料：19.995％；助剂：7％；颜料：3％；石墨烯0.005％，石墨烯粒径大小为1μm，在高速混料机中混合，然后将混合物在高温加热的混料机中熔融，熔融时间30min，熔融温度分为三个区域，一区温度为100℃，二区温度为100℃，三区温度为90℃。融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料，然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为10μm，然后将所述粉末通过静电喷涂方式和静电流化床法施加至金属基材并加热使其粉末颗粒熔融，熔融温度为180℃，熔融时间为10min，从而使粉末涂料固化，涂料指标如表1。

实施例3：

根据实施例2的工艺，将配方中的填料改为19％，石墨烯改为1％，涂料指标如表1。

实施例4：

根据实施例2的工艺，将配方中的填料改为15％，石墨烯改为5％，涂料指标如表1。

实施例5：

根据实施例2的工艺，将配方中的填料改为20％，石墨烯改为10％，涂料指标如表1。

实施例6：

根据实施例2的工艺，将配方中的填料改为0％，石墨烯改为30％，涂料指标如表1。

表1

实施例7：

选取配方组分：环氧树脂：60％；填料：30％；助剂：7％；颜料：3％；在高速混料机中混合，然后将该干成分混合物在一种高温加热的混料机中熔融，熔融时间10min，熔融温度分为三个区域，一区温度为100℃，二区温度为100℃，三区温度为90℃。融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料，然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为10μm，制成树脂粉末涂料。然后将所述混合粉末通过静电喷涂方式和静电流化床法施加至金属基材并加热使其粉末颗粒熔融，熔融温度为180℃，熔融时间为10min，从而使粉末涂料固化。

实施例8：

选取如下配方:环氧树脂80％；填料：14.795％；助剂：5％；颜料：0.2％；石墨烯0.005％，石墨烯粒径大小为30μm，在高速混料机中混合，然后将混合物在高温加热的混料机中熔融，熔融时间60min，熔融温度分为三个区域，一区温度为130℃，二区温度为110℃，三区温度为100℃。融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料，然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为100μm，然后将所述粉末通过静电喷涂方式和静电流化床法施加至金属基材并加热使其粉末颗粒熔融，熔融温度为250℃，熔融时间为30min，从而使粉末涂料固化，涂料指标如表1。

实施例9：

根据实施例8的工艺，将配方中的填料改为13.8％，石墨烯改为1％，涂料指标如表2。

实施例10：

根据实施例8的工艺，将配方中的填料改为9.8％，石墨烯改为5％，涂料指标如表2。

实施例11：

根据实施例8的工艺，将配方中的填料改为4.8％，石墨烯改为10％，涂料指标如表2。

实施例12：

根据实施例8的工艺，将配方中的环氧树脂改为64.8％，填料改为0％，石墨烯改为30％，涂料指标如表2。

表2

实施例13：

选取配方组分：聚氨酯树脂：60％；填料：30％；助剂：7％；颜料：3％；在高速混料机中混合，然后将该干成分混合物在一种高温加热的混料机中熔融，熔融时间10min，熔融温度分为三个区域，一区温度为100℃，二区温度为100℃，三区温度为90℃。融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料，然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为10μm，制成树脂粉末涂料。然后将所述混合粉末通过静电喷涂方式和静电流化床法施加至金属基材并加热使其粉末颗粒熔融，熔融温度为180℃，熔融时间为10min，从而使粉末涂料固化。

实施例14：

选取如下配方:聚氨酯树脂60％；填料：32.995％；助剂：6％；颜料：1％；石墨烯0.005％，石墨烯粒径大小为10μm，在高速混料机中混合，然后将混合物在高温加热的混料机中熔融，熔融时间40min，熔融温度分为三个区域，一区温度为105℃，二区温度为105℃，三区温度为95℃。融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料，然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为50μm，然后将所述粉末通过静电喷涂方式和静电流化床法施加至金属基材并加热使其粉末颗粒熔融，熔融温度为180℃，熔融时间为10min，从而使粉末涂料固化，涂料指标如表3。

实施例15：

根据实施例14的工艺，将配方中的填料改为32％，石墨烯改为1％，涂料指标如表3。

实施例16：

根据实施例14的工艺，将配方中的填料改为28％，石墨烯改为5％，涂料指标如表3。

实施例17：

根据实施例14的工艺，将配方中的填料改为23％，石墨烯改为10％，涂料指标如表3。

实施例18：

根据实施例14的工艺，将配方中的填料改为3％，石墨烯改为30％，涂料指标如表3。

表3

实施例19：

选取配方组分：氟碳树脂：60％；填料：30％；助剂：7％；颜料：3％；在高速混料机中混合，然后将该干成分混合物在一种高温加热的混料机中熔融，熔融时间10min，熔融温度分为三个区域，一区温度为100℃，二区温度为100℃，三区温度为90℃。融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料，然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为10μm，制成树脂粉末涂料。然后将所述混合粉末通过静电喷涂方式和静电流化床法施加至金属基材并加热使其粉末颗粒熔融，熔融温度为180℃，熔融时间为10min，从而使粉末涂料固化。

实施例20：

选取如下配方:氟碳树脂60％；填料：32.995％；助剂：6％；颜料：1％；石墨烯0.005％，石墨烯粒径大小为10μm，在高速混料机中混合，然后将混合物在高温加热的混料机中熔融，熔融时间40min，熔融温度分为三个区域，一区温度为105℃，二区温度为105℃，三区温度为95℃。融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料，然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为50μm，然后将所述粉末通过静电喷涂方式和静电流化床法施加至金属基材并加热使其粉末颗粒熔融，熔融温度为180℃，熔融时间为10min，从而使粉末涂料固化，涂料指标如表4。

实施例21：

根据实施例20的工艺，将配方中的填料改为32％，石墨烯改为1％，涂料指标如表4。

实施例22：

根据实施例20的工艺，将配方中的填料改为28％，石墨烯改为5％，涂料指标如表4。

实施例23：

根据实施例20的工艺，将配方中填料改为23％，石墨烯改为10％，涂料指标如表4。

实施例24：

根据实施例20的工艺，将配方中的氟碳树脂改为50％、填料改为13％，石墨烯改为30％，涂料指标如表4。

表4

实施例25：

选取配方组分：聚酯树脂：30％；环氧树脂30％；填料：30％；助剂：7％；颜料：3％；在高速混料机中混合，然后将该干成分混合物在一种高温加热的混料机中熔融，熔融时间10min，熔融温度分为三个区域，一区温度为100℃，二区温度为100℃，三区温度为90℃。融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料，然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为10μm，制成树脂粉末涂料。然后将所述混合粉末通过静电喷涂方式和静电流化床法施加至金属基材并加热使其粉末颗粒熔融，熔融温度为180℃，熔融时间为10min，从而使粉末涂料固化。

实施例26：

选取如下配方:聚酯树脂：30％；环氧树脂30％；填料：30％；助剂：6.995％；颜料：3％；石墨烯0.005％，石墨烯粒径大小为10μm，在高速混料机中混合，然后将混合物在高温加热的混料机中熔融，熔融时间40min，熔融温度分为三个区域，一区温度为105℃，二区温度为105℃，三区温度为95℃。融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料，然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为50μm，然后将所述粉末通过静电喷涂方式和静电流化床法施加至金属基材并加热使其粉末颗粒熔融，熔融温度为180℃，熔融时间为10min，从而使粉末涂料固化，涂料指标如表5。

实施例27：

根据实施例26的工艺，将配方中的填料改为29.05％，石墨烯改为1％，涂料指标如表5。

实施例28：

根据实施例26的工艺，将配方中的填料改为25.05％，石墨烯改为5％，涂料指标如表5。

实施例29：

根据实施例26的工艺，将配方中的填料改为20.05％，石墨烯改为10％，涂料指标如表5。

实施例30：

根据实施例26的工艺，将配方中的填料改为0.05％，石墨烯改为30％，涂料指标如表5。

表5

鉴于氧化石墨烯与石墨烯存在相同的特性，我们有理由相信氧化石墨烯能够代替石墨烯在树脂粉末涂料中发挥同样的作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种石墨烯改性的树脂粉末涂料,其特征在于：树脂粉末涂料包括树脂、填料、助剂、颜料以及石墨烯；所述质量百分比如下：

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性的树脂粉末涂料，其特征在于：所述助剂为固化剂、增光剂、安息香、流平剂、增强剂的一种或者多种；所述填料为硫酸钡、硫酸钙的一种或者多种。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性的树脂粉末涂料，其特征在于：所述树脂粉末涂料中的树脂包括聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、氟树脂的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性的树脂粉末涂料，其特征在于：所述石墨烯的粒径大小为1-50μm。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性的树脂粉末涂料，其特征在于：所述石墨烯用氧化石墨烯代替。

6.一种石墨烯改性的树脂粉末涂料生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、将树脂、固化剂、助剂、颜料以及石墨烯按照权利要求1所述的比例放入高速混料机中混合；

(2)、然后将该混合物在高温加热的混料机中熔融；

(3)、融化成浆状物质再由螺杆机挤出，辊压成片，冷却使混合物固化，随后压成片料；

(4)、然后将片料物按颗粒分级和分离操作研磨成颗粒状粉末，其粒径为10—100μm，制成树脂粉末涂料。