CN105400375B

CN105400375B - 一种石墨烯分散浆及其改性的有机与无机通用底漆

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Publication number: CN105400375B
Application number: CN201510970693.1A
Authority: CN
Inventors: 张弛
Original assignee: Shenzhen Shensaier Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Shensaier Co Ltd
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2018-02-27
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: CN105400375A

Abstract

本发明提出一种石墨烯分散浆及其改性的有机与无机通用底漆，涉及化工技术领域。本发明先制备出一种分散效果好的石墨烯分散浆，该石墨烯分散浆包括石墨烯粉体、超分散剂、硅烷偶联剂、多功能助剂、聚酮树脂、水合硅酸镁及溶剂，其中，所述石墨烯粉体、超分散剂、硅烷偶联剂、多功能助剂、聚酮树脂、水合硅酸镁及溶剂的质量百分比分别为8~10、5~10、3~5、1~3、7~12、0.5~1及75.5~59。再利用该石墨烯分散浆来改性有机通用底漆及无机通用底漆，使得本发明所提出的有机通用底漆和无机通用底漆的漆膜具有自修复功能，具有很好的耐盐雾性能，此外，本发明还能降低底漆的制作成本，提高底漆的耐腐性及物理机械性能。

Description

一种石墨烯分散浆及其改性的有机与无机通用底漆

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体的是指一种石墨烯粉浆及利用石墨烯分散浆制成的有机通用底漆和无机通用底漆。

背景技术

石墨烯是一种二维结构的碳原子构成的单片或少层片状纳米材料，被公认为是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，导热系数高达5300W/m·K，是目前世上最好的导热材料，对于它的发现，在全球科学界掀起了广泛的研究热潮。然而，石墨烯的的研究热点和难点不外乎二个关键点：一是解决产业化问题；二是工业化应用技术问题。只有很好地解决了这两个关键问题，才能为石墨烯找到发展之路。

目前，在科学界掀起了研制石墨烯的研究热潮。这股研究热潮也吸引了国内外材料制备研究的兴趣，石墨烯材料的制备方法已报道的有：微机械剥离法、氧化还原法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。但是，已有的这些制备方法普遍存在着制备工艺复杂、生产效率低下或排污后处理困难等环保问题，距离真正实现石墨烯的产业化之路还有很长的路途要走。未来对于石墨烯的研究的热点和难点还是解决产业化与工业化应用问题。只有很好地解决了这两个关键问题，才能为石墨烯开辟新的市场。

现阶段能投入到实际应用的石墨烯材料很少，大多数还是停留在学术界层面上的“炒作”。究其原因除工艺制备方法问题外，更主要的还是应用技术问题。石墨烯以粉体形态供应推广时，用户首先遇到的难题就是团聚体难以分散问题；即使有的开发商提供的石墨烯分散浆料，也存在纳米粒子不稳定发生再团聚现象而失去了实用意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种石墨烯分散浆以及利用石墨烯分散浆制成的有机通用底漆和无机通用底漆，本发明所提出的有机通用底漆和无机通用底漆的漆膜具有自修复功能，具有很好的耐盐雾性能，此外，本发明还能降低底漆的制作成本，提高底漆的耐腐性及物理机械性能。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本发明先提出一种石墨烯分散浆，所述石墨烯分散浆包括石墨烯粉体、超分散剂、硅烷偶联剂、多功能助剂、聚酮树脂、水合硅酸镁及溶剂，其中，所述石墨烯粉体、超分散剂、硅烷偶联剂、多功能助剂、聚酮树脂、水合硅酸镁及溶剂的质量百分比分别为8~10、5~10、3~5、1~3、7~12、0.5~1及75.5~59。

进一步的，所述溶剂由混合比为6:4的异丙醇及二丙酮醇组成。

基于上述石墨烯分散浆，本发明提出一种有机通用底漆，包括第一漆料及固化剂，所述第一漆料由质量百分比为20~25的液体环氧树脂、质量百分比为8~12的石墨烯分散浆、质量百分比为0.2~0.5的多功能助剂、质量百分比为0.5~1的液体分散剂、质量百分比为0.5~1的防沉剂、质量百分比为1~3的防闪锈剂、质量百分比为2~5的腐蚀抑制剂、质量百分比为5~8的云母粉、质量百分比为0.5~1的增稠剂、质量百分比为0.2~0.5的消泡剂、质量百分比为0.2~0.5的流平剂、质量百分比为2~5的增韧剂、质量百分比为1~3的疏水剂、质量百分比为35~45的锌粉及由混合比为6:4的异丙醇与二丙酮醇组成的混合溶剂混合而成；所述固化剂由质量百分比为60~65的自乳化环氧固化剂、质量百分比为15~25的异丙醇、质量百分比为5~10的二丙酮醇及纯净水混合而成。

进一步的，所述固化剂还可由质量百分比为20~30的酚醛胺固化剂、质量百分比为20~30的聚酰胺固化剂、质量百分比为5~8的环氧固化促进剂及由混合比为6:4的二甲苯与丁醇组成的混合溶剂混合而成。

基于上述石墨烯分散浆，本发明提出一种无机通用底漆，由质量百分比为20~25的无机硅酸盐树脂、质量百分比为3~6的丙烯酸弹性乳液、质量百分比为8~12的石墨烯分散浆、质量百分比为0.2~0.5的多功能助剂、质量百分比为0.5~1的润湿分散剂、质量百分比为0.5~1的防沉剂、质量百分比为0.5~1的增稠剂、质量百分比为1~3的防闪锈剂、质量百分比为2~5的腐蚀抑制剂、质量百分比为5~8的云母粉、质量百分比为0.2~0.5的消泡剂、质量百分比为0.2~0.5的流平剂、质量百分比为1~3的疏水剂、质量百分比为35~45的蒸馏法锌粉及纯净水混合而成。

基于上述石墨烯分散浆，本发明还提出一种无机通用底漆，包括第二漆料及主剂，所述第二漆料由质量百分比为1~5的乙烯基树脂、质量百分比为5~10的聚酮树脂、质量百分比为8~12的石墨烯分散浆、质量百分比为0.2~0.5的多功能助剂、质量百分比为0.5~1的润湿分散剂、质量百分比为0.5~1的防沉触变剂、质量百分比为2~5的腐蚀抑制剂、质量百分比为1~3的疏水剂、质量百分比为5~8的云母粉、质量百分比为0.5~1的增稠剂、质量百分比为0.2~0.5的消泡剂、质量百分比为0.2~0.5的流变剂、质量百分比为35~45的锌粉及由混合比为6∶4的异丙醇与正丁醇组成的混合溶剂混合而成；所述主剂由质量百分比为55~65的聚硅酸乙酯、质量百分比为10~20的乙醇、质量百分比为10~15的异丙醇、质量百分比为5~8的5%盐酸-丁醇溶液、质量百分比为1~2的氯化锌及纯净水混合而成。

本发明的有益效果：

1.本发明所提出的石墨烯分散浆能够很好的解决团聚体难以分散问题，能够避免分散的石墨烯由于纳米粒子的不稳定而再次发生团聚现象；

2.利用本发明所提出的石墨烯分散浆而制成的有机通用底漆和无机通用底漆的漆膜具有自修复功能，具有很好的耐盐雾性能，此外，本发明还能降低底漆的制作成本，提高底漆的耐腐性及物理机械性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1出示了加工制备前的石墨烯形态电镀表征；

图2出示了加工制备前的石墨烯烯料激光粒度分析表图；

图3出示了加工制备后的石墨烯浆料形态的电镀表征；

图4出示了加工制备后的石墨烯浆料形态放大后的电镀表征；

图5出示了加工制备后的石墨烯浆料粒度分析测试表图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明先提出一种石墨烯分散浆，所述石墨烯分散浆包括石墨烯粉体（东莞市鸿纳科技有限公司出品）、超分散剂（德国盈科公司出品）、硅烷偶联剂（美国道康宁公司出品）、多功能助剂（上海久士城化学有限公司出品）、聚酮树脂（济南长泰化工有限公司出品）、水合硅酸镁及溶剂（上海海逸科贸有限公司），其中，所述石墨烯粉体、超分散剂、硅烷偶联剂、多功能助剂、聚酮树脂、水合硅酸镁及溶剂的质量百分比分别为10、10、3、2、10、1及67，其中所述溶剂由混合比为6:4的异丙醇及二丙酮醇组成，其中多出的百分之3为理论损耗。

需要指出的是，制备上述石墨烯分散浆时，先按配方量投料预混，用高速分散机混合分散20~30分钟后，采用超高压均质机与纳米珠磨机串联分散研磨工艺制备石墨烯浆料，以解决纳米粒子在涂料中贮存稳定性问题。从石墨到(1~2层)石墨烯，比表面积增大至1800m2/g，由此巨大的比表面积吸收了95%(wt)的溶液，因此，石墨烯分散浆的最高固体份加工至6~8%(wt)，就已失去流动性，呈现为膏状形态，由此很好的解决团聚体难以分散问题，能够避免分散的石墨烯由于纳米粒子的不稳定而再次发生团聚现象。由本发明所制得的石墨烯的测试结果见表一。

表一石墨烯的测试报告

参照图1-2可以看出，传统固液球磨制备的薄层石墨烯至少需要 30 小时，并且粒径大小不够均匀，积分分布较宽；而从图3-5可以看出，本发明所提出的石墨烯分散浆采用本发纳米粒径分布较窄，说明粒径比较均匀，能够避免分散的石墨烯由于纳米粒子的不稳定而再次发生团聚现象。

基于上述石墨烯分散浆，本发明还提出了有机通用底漆及无机通用底漆，下面结合本发明的具体实施例加以说明。

实施例一

本实施例为水性通用有机底漆，包括第一漆料及固化剂。

第一漆料由质量百分比为20的CYD-127(或CYD-128)环氧树脂(巴陵石化出品)、质量百分比为8的石墨烯分散浆、质量百分比为0.5的JFN-600多功能助剂(广州昂联贸易有限公司)、质量百分比为1的液体分散剂(东莞新硅业材料有限公司出品)、质量百分比为0.5的A200气相二氧化硅（防沉剂）、质量百分比为2的SZP-391防闪锈剂、质量百分比为4的HD-420腐蚀抑制剂(上海鹏畔贸易有限公司)、质量百分比为5的云母粉、质量百分比为1的PangelS9水合硅酸镁（增稠剂）、质量百分比为0.5的BYK-028消泡剂、质量百分比为0.5的BYK-381流平剂、质量百分比为5的LNBR-40液体丁腈橡胶(增韧剂，深圳玛斯尼弹性体有限公司)、质量百分比为2的800硅烷疏水剂(深圳市海明丰贸易公司)疏水剂、质量百分比为40的800目蒸馏法锌粉(长沙优美科富虹锌业有限公司出品)及由混合比为6:4的异丙醇与二丙酮醇组成的混合溶剂混合而成。

固化剂由质量百分比为65的H225B自乳化环氧固化剂(上海汉中涂料有限公司出品)、质量百分比为20的异丙醇、质量百分比为8的二丙酮醇及纯净水混合而成。

其中，上述第一漆料及固化剂的配合比为2:1。本实施例的制备过程如下：一、第一漆料的制备，按配方单称量投料，在高速分散机慢速搅拌(500~600r/min)状态边投料边搅拌混合。首先在投料罐中加入上述配方量的混合比为6:4的异丙醇与二丙酮醇组成的混合溶剂，在缓慢搅拌的状态下加入上述配方量的液体环氧树脂，然后再加入除锌粉外的其它全部物料，高速分散均匀后上砂磨机研磨至要求细度，最后投放锌粉，高速分散20分钟，调整粘度，抽样检测，合格后即可包装；二、固化剂的制备，按上述固化剂的配方配料混溶后，即可过滤包装；三、将上述第一漆料及固化剂按照配合比为2:1混合即可制得水性通用有机底漆。

实施例二

本实施例为油性有机通用底漆，包括第一漆料及固化剂。本实施例与实施例一所用的漆料均为第一漆料，本实施例与实施例一的不同之处在于固化剂配方的不同以及第一漆料与固化剂配合比的不同。

在本实施例中，固化剂还可由质量百分比为30的T-31酚醛胺固化剂、质量百分比为30的650聚酰胺固化剂、质量百分比为5的K-30环氧固化促进剂(广州昂联贸易有限公司)及由混合比为6:4的二甲苯与丁醇组成的混合溶剂混合而成。按照实施例一制备固化剂的方法即可制得该固化剂，固化剂制得后将第一漆料与固化剂按照配合比为10:1混合后即可得到油性有机通用底漆。

实施例三

本实施例为水性无机通用底漆，该底漆由质量百分比为20~25的E777-2无机硅酸盐树脂(武汉赫斯特材料股份有限公司出品)、质量百分比为3~6的丙烯酸弹性乳液、质量百分比为8~12的石墨烯分散浆、质量百分比为0.2~0.5的多功能助剂、质量百分比为0.5~1的润湿分散剂、质量百分比为0.5~1的防沉剂、质量百分比为0.5~1的增稠剂、质量百分比为1~3的防闪锈剂、质量百分比为2~5的腐蚀抑制剂、质量百分比为5~8的云母粉、质量百分比为0.2~0.5的消泡剂、质量百分比为0.2~0.5的流平剂、质量百分比为1~3的疏水剂、质量百分比为35~45的蒸馏法锌粉及纯净水混合而成。

本实施例的制备过程如下：按配方单称量投料，在高速分散机慢速搅拌(500~600r/min)状态边投料边搅拌混合。首先在投料罐中加入纯净水，在缓慢搅拌的状态下加入上述配方量的无机硅酸盐树脂，然后再加入除蒸馏法锌粉外的其它全部物料，高速分散均匀后上砂磨机研磨至要求细度，最后投放蒸馏法锌粉，高速分散20分钟，调整粘度，抽样检测，合格后即可包装。

实施例四

本实施例为油性无机通用底漆，包括第二漆料及主剂。

第二漆料由质量百分比为3的聚乙烯醇缩丁醛树脂-10s(湖南维尼纶厂有限公司)、质量百分比为10的A-120聚酮树脂、质量百分比为12的石墨烯分散浆、质量百分比为0.5的JFN-600多功能助剂(上海久士城化学有限公司出品)、质量百分比为1的SF-108润湿分散剂、质量百分比为3的HD-420腐蚀抑制剂(上海鹏畔贸易有限公司)、质量百分比为1的SF-108润湿分散剂、质量百分比为10的1250目云母粉、质量百分比为1的SF-118B有机膨润土(佛山市顺德赛富龙化工材料有限公司)、质量百分比为0.5的1819消泡剂、质量百分比为0.5的FL-3740流平剂(广州昂联贸易有限公司)、质量百分比为40的800目锌粉及由混合比为6∶4的异丙醇与正丁醇组成的混合溶剂混合而成。

主剂由质量百分比为60的聚硅酸乙酯(南京曙光化工集团有限公司)、质量百分比为20的乙醇、质量百分比为12的异丙醇、质量百分比为5的5%盐酸-丁醇溶液、质量百分比为1的氯化锌及质量百分比为2纯净水混合而成。

本实施例的制备过程如下：一、第二漆料的制备，先在容器内用异丙醇与正丁醇组成的混合溶剂将聚酮树脂完全溶解后，在缓慢搅拌状态下边加入聚乙烯醇缩丁醛树脂粉边搅拌溶解(不能有包团现象发生)，然后再加入除锌粉外的其它全部物料，高速分散均匀后上砂磨机研磨至要求细度，最后投放锌粉，高速分散20分钟，调整粘度,抽样检测，合格后即可包装；二、主剂的制备，先将聚硅酸乙酯与乙醇、异丙醇溶剂混溶，加入氯化钙试剂，然后在缓慢搅拌的条件下滴加5 % 盐酸-丁醇溶液和水，此时，聚硅酸乙酯开始水解(表现出放热反应)，直至氯化钙完全溶解不见，反应完成，停止搅拌，放置24h后包装；三、将上述第二漆料及主剂按照配合比3:1配合即可制得油性无机通用底漆。

上述所有实施例，底漆的漆膜具有自修复功能，具有很好的耐盐雾性能，此外，本发明还能降低底漆的制作成本，提高底漆的耐腐性及物理机械性能。具体性能指数如表二所示。

表二底漆的主要性能指标

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种石墨烯分散浆，其特征在于，所述石墨烯分散浆包括石墨烯粉体、超分散剂、硅烷偶联剂、多功能助剂、聚酮树脂、水合硅酸镁及溶剂，其中，所述石墨烯粉体、超分散剂、硅烷偶联剂、多功能助剂、聚酮树脂、水合硅酸镁及溶剂的质量百分比分别为8～10、5～10、3～5、1～3、7～12、0.5～1及75.5～59。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯分散浆，其特征在于，所述溶剂由混合比为6:4的异丙醇及二丙酮醇组成。

3.一种有机通用底漆，包括第一漆料及固化剂，其特征在于，所述第一漆料由质量百分比为20～25的液体环氧树脂、质量百分比为8～12的如权利要求1或2的石墨烯分散浆、质量百分比为0.2～0.5的多功能助剂、质量百分比为0.5～1的液体分散剂、质量百分比为0.5～1的防沉剂、质量百分比为1～3的防闪锈剂、质量百分比为2～5的腐蚀抑制剂、质量百分比为5～8的云母粉、质量百分比为0.5～1的增稠剂、质量百分比为0.2～0.5的消泡剂、质量百分比为0.2～0.5的流平剂、质量百分比为2～5的增韧剂、质量百分比为1～3的疏水剂、质量百分比为35～45的锌粉及由混合比为6:4的异丙醇与二丙酮醇组成的混合溶剂混合而成；

所述固化剂由质量百分比为60～65的自乳化环氧固化剂、质量百分比为15～25的异丙醇、质量百分比为5～10的二丙酮醇及纯净水混合而成。

4.根据权利要求3所述的一种有机通用底漆，其特征在于，所述固化剂还可由质量百分比为20～30的酚醛胺固化剂、质量百分比为20～30的聚酰胺固化剂、质量百分比为5～8的环氧固化促进剂及由混合比为6:4的二甲苯与丁醇组成的混合溶剂混合而成。

5.一种无机通用底漆，其特征在于，由质量百分比为20～25的无机硅酸盐树脂、质量百分比为3～6的丙烯酸弹性乳液、质量百分比为8～12的如权利要求1或2的石墨烯分散浆、质量百分比为0.2～0.5的多功能助剂、质量百分比为0.5～1的润湿分散剂、质量百分比为0.5～1的防沉剂、质量百分比为0.5～1的增稠剂、质量百分比为1～3的防闪锈剂、质量百分比为2～5的腐蚀抑制剂、质量百分比为5～8的云母粉、质量百分比为0.2～0.5的消泡剂、质量百分比为0.2～0.5的流平剂、质量百分比为1～3的疏水剂、质量百分比为35～45的蒸馏法锌粉及纯净水混合而成。

6.一种无机通用底漆，包括第二漆料及主剂，其特征在于，所述第二漆料由质量百分比为1～5的乙烯基树脂、质量百分比为5～10的聚酮树脂、质量百分比为8～12的如权利要求1或2的石墨烯分散浆、质量百分比为0.2～0.5的多功能助剂、质量百分比为0.5～1的润湿分散剂、质量百分比为0.5～1的防沉触变剂、质量百分比为2～5的腐蚀抑制剂、质量百分比为1～3的疏水剂、质量百分比为5～8的云母粉、质量百分比为0.5～1的增稠剂、质量百分比为0.2～0.5的消泡剂、质量百分比为0.2～0.5的流变剂、质量百分比为35～45的锌粉及由混合比为6∶4的异丙醇与正丁醇组成的混合溶剂混合而成；

所述主剂由质量百分比为55～65的聚硅酸乙酯、质量百分比为10～20的乙醇、质量百分比为10～15的异丙醇、质量百分比为5～8的5％盐酸-丁醇溶液、质量百分比为1～2的氯化锌及纯净水混合而成。