CN111253790B - 薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法。制备方法包括选取树脂基料，和复合纳米鳞片材料及其它助剂，将上述物料放在一起，用混合、分散设备进行混合分散，形成复合纳米鳞片涂料。复合纳米鳞片的表面具有高活性悬空键，与有机物配位，形成化学键合与化学吸附，这大大改善了涂料中填料与树脂间的结合力，同时也大大改善了涂料树脂分子间的结合力。

Description

薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种新复合纳米鳞片材料做填料的涂料，属于涂料领域，具体的说是一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法。

技术背景

涂料广泛应用于石油化工、冶金工业、食品工业、煤矿开采、海洋业、机械工业、电力行业等领域的防护，比如，在海洋业中，用于舰船上，可以增强耐海水性能，延长船体的使用寿命；在钢铁工业中，各种管线、烟道、脱硫洗涤塔的防护，能最大限度减少钢铁锈蚀带来的经济损失；在食品工业中，能同时满足设备防腐和防止污染的要求；在石油工业中，可作为特种防腐、防垢涂料；在家电行业中，可用于解决防腐、防粘，等等。

随着环保工作的日益强化，中国涂料工业也与世界一样，正朝着低公害、高性能的方向发展，高固体份涂料、水性涂料和无溶剂涂料(粉末涂料和光固化涂料)三类已成为涂料工业的主流。同时，耐高温、导热、绝缘、导静电、低表面能、高装饰性等特殊性能、高性能、高品质的涂料也逐渐被人们认可，这充分说明涂料工业正在向专业化、精细化的方向发展。而薄型涂料可节约大量涂料原料，可减少涂敷次料，减少涂层费用，这些对涂层的经济性将产生具大的影响，是未来涂料的发展方向。

达克罗涂料、玻璃鳞片涂料等鳞片类涂料，利用鳞片的层状叠加效应起到迷宫作用和消除涂层内应力的作用，使涂层具有优良的抗渗透能力和良好的附着力，鳞片涂料的耐腐蚀性能很好。但由于鳞片厚度较厚难做成薄型涂料。

目前的纳米涂料一是没有鳞片层叠效应，抗渗透能力差；二是含有微米级其它非纳米填料，所以涂层也不能做到太薄。

在先的发明专利ZL200510119141.6《纳米鳞片涂料的制备方法》，在基础涂料中直接分散纳米鳞片，存在以下缺陷：一、由于原基础涂料中含有微米级粉体，受微米粉粒径(20～60微米)较大的影响，涂层做不到小于微米粉粒径的厚度；二、虽然纳米鳞片经过了处理，但纳米鳞片在涂料制备时，没有在涂料中再加入纳米材料分散剂、防沉降剂等与纳米鳞片相适应的助剂，进行较好的保护，由于纳米鳞片的活性较高涂料在贮存时，会发生纳米鳞片的团聚与沉降现象，导致涂料的防护性能下降，影响纳米鳞片涂料的应用；三、纳米鳞片涂料制备时，没有添加与纳米鳞片相适应的流平剂、消泡剂等纳米材料助剂，使用时易出现气泡和缩孔，涂料使用时，需要多道涂敷，这样才能消除气泡和缩孔的影响，所以不能做成薄型涂层；四、纳米鳞片为单一材料做成功能比较单一。CN107384183A一种超薄涂料及其制备方法，其主要组成成分及重量配比为：聚氨酯丙烯酸树脂20％-29％，聚磷酸氨25％-28％，引发剂1.5％-3.5％，钛白粉20％-24％，丙稀酸聚合物0.8％-1％，氟改性表面活性剂0.5％-1％，氯化石蜡20.5％-22.5％，溶剂15％-20％，中空玻璃微珠3％-7％。其主要适合潮湿环境下降低热工设备表面温度流失并减少设备能耗。而涂层厚度受钛白粉与中空玻璃微珠粒径(壁厚1-2微米，粒度为10—250微米)的影响，所以不可能做到太薄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法，克服上述涂料的缺点，能制备出超薄纳米鳞片涂层，其复合纳米鳞片形成层叠效应，并与树脂形成化学吸附或化学键合，能使涂层形成立体网状的整体结构，并具有复合所用多种材料的纳米特性，其纳米鳞片的功能也更多，有优良的附着力、好的抗渗透性、高的防腐性，涂料的功能也更多。

本发明的技术方案：

一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法，制备方法如下：

(1)选取树脂基料；选取复合纳米鳞片材料，它既是涂料的活性填料，又是涂料的改性剂与偶联剂；选取助剂，所述助剂为防沉降剂、增稠剂、消泡剂、流平剂、分散剂、润湿剂、表面改性剂、偶联剂、溶剂的两种或两种以上或全部种类；

(2)薄型复合纳米鳞片涂料材料配比：

a、树脂基料与复合纳米鳞片材料的重量百分比为：

Ⅰ、树脂基料 10～90％

Ⅱ、复合纳米鳞片材料 90～10％

b、防沉降剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～50％；

增稠剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～40％；

消泡剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～30％

流平剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～30％；

分散剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～50％；

润湿剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～40％；

表面改性剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～80％；

偶联剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～50％；

溶剂占树脂基料的重量百分比为1～200％；

(3)制备：

按上述配比将树脂基料、复合纳米鳞片材料和所选取的助剂，使用混合、分散设备进行混合、分散。

所述的树脂基料包括环氧树脂基料、环氧酚醛树脂基料、聚苯硫醚树脂基料、聚氨酯树脂基料、聚氟类树脂基料、氟碳树脂基料、丙烯酸基料、氯化橡胶基料、过氯乙烯基料、醇酸基料的一种或多种。

所述的复合纳米鳞片材料由下述方法制备，

a、首先称取要制备成鳞片的基础物料，其鳞片制备的基础物料为固体粉体物料，粉体的粒径在1～100μm，基础物料为两种或两种以上，其中一种为主基础物料，其它为辅助基础物料，基础物料与辅助基础物料的重量比为1：0.1～1；

b、选择磨球，磨球的硬度大于基础物料的硬度，磨球直径不少于三种尺寸规格，磨球堆积体积占磨筒体积的30％～70％；

c、选取助剂，按所制备鳞片的基础粉体物料重量选取偶联剂、防沉降剂、分散剂、保护剂和溶剂的两种或两种以上或全部种类，偶联剂与制备鳞片基础物料的重量比为1：50～100；防沉降剂占基础物料重量的0.1～20％；分散剂占基础物料重量的0.1～20％；保护剂占基础物料重量的0.5～30％；溶剂占基础物料重量的10～800％；

d、将上述步骤a、b、c中的鳞片制备基础物料、选取的助剂和磨球，按配方比例投放到间歇式研磨机中，进行分散、混合、初级研磨，达到鳞片制备基础粉体物料、偶联剂、防沉降剂、分散剂、保护剂和溶剂分散、混合均匀；

e、复合纳米鳞片制备：按b中的球配，将磨球放置在连续行星球磨机的磨筒内，再调整好连续行星球磨机的研磨参数，其中公转速度为100～1000r/min，自转速度为100～4000r/min，而后，将步骤d中制备的均匀物料用计量泵送入连续行星球磨机，制备出均匀的复合纳米鳞片材料，其厚度达到1～40nm，片的平面方向尺寸为0.2～50μm。

所述防沉降剂为超细粉体或纳米粉体防沉降剂或有机磷酸酯类防沉剂，是纳米气相二氧化硅、有机膨润土、改性聚脲的N一甲基吡咯烷酮溶液、有机磷酸酯类F118的一种或多种；其中的增稠剂包括纤维素醚类、丙烯酸碱溶胀类、非离子聚氨酯类和疏水改性碱溶胀类；消泡剂包括：水性涂料消泡剂和溶剂性涂料消泡剂，其中以有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亚胺和酰胺类的消泡剂为主其它类消泡剂为辅；流平剂包括：水性涂料流平剂和溶剂性涂料流平剂，包括高沸点的有机溶剂或其混合物，其中是异佛尔酮、二丙酮醇、Solvesso150；分散剂包括：阴离子分散剂、阳离子分散剂、非离子型分散剂、双性型润湿分散剂、电中性型润湿分散剂、高分子型超分散剂、自由基型超分散剂的一种或多种；润湿剂包括：低分子量的表面活性剂和具有表面活性的高分子化合物，是聚氧化乙烯烷基苯基醚、聚氧化乙烯脂肪酸酯类的一种或多种；表面改性剂包括：石墨烯、纳米铁粉、聚四氟纳米鳞片；偶联剂是硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂的一种或多种；溶剂是醇类、酮类、苯类、酯类、活性稀释剂和去离子水的一种或多种。

所述的复合纳米鳞片材料的重量百分比，按防护要求或防护等级要求选取，其原则为防护要求高时，复合纳米鳞片材料的重量百分比增加；

所述的薄型复合纳米鳞片涂料的制备所用的混合、分散设备，包括：砂磨机、高速分散机、均质机、胶体磨、连续行星球磨机；混合、分散的时间为5～120min。

本发明的有益效果

1、化学健合与化学吸附：复合纳米鳞片的表面具有高活性悬空键，与有机物配位，形成化学键合与化学吸附，这大大改善了涂料中填料与树脂间的结合力，同时也大大改善了涂料树脂分子间的结合力。

2、抗渗透能力强：一、涂料中的复合纳米鳞片与树脂分子之间形成了化学键合与化学吸附，形成立体网状的整体结构，阻塞渗透通道；二、复合纳米鳞片的无孔、整体连续的特点能起到鳞片的作用，其鳞片平面方向的纳米活性作用，能与涂敷面吸附，其鳞片形成与涂敷面相平行的、均匀分布的层叠分布，起到很好的层叠迷宫效应，极大地延长了渗透路线；三、复合纳米鳞片的涂层表面，具有排斥渗透分子、离子的作用，起到抗渗透作用。

3、使用复合纳米鳞片可大大降低鳞片涂层的厚度：纳米鳞片涂层厚度是玻璃鳞片涂层厚度的1％时其性能绝不低于玻璃鳞片涂层。也可以说纳米鳞片涂料可以做得很薄就具有很高的鳞片效应。可以制备5微米以下的超薄涂层。

4、附着力高：因为纳米鳞片形成了化学吸附，鳞片相互叠加可消除内应力，涂层内应力很低，所以纳米鳞片涂料对于金属、混凝土、木材、玻璃等均有优良附着力。

5、耐腐蚀性能好：其一，一般涂料的破坏都是由于腐蚀介质沿分子和填料间的界面或树脂分子间的界面而进行的，纳米鳞片涂料用化学键合与化学吸附形成立体网状整体结构，阻塞了这些腐蚀通道；其二，涂层抗渗透能力强，有效减缓了腐蚀速度；其三，复合纳米鳞片选用钛、聚四氟、聚苯硫醚、不锈钢、石墨烯等耐腐蚀材料制成，耐腐蚀性能很好。

6、复合纳米鳞片，复合所用多种材料的纳米特性，其纳米鳞片的功能也更多，既是鳞片填料，又是补强剂和改性剂，所以，连续复合纳米鳞片还可赋予涂料防垢、导电、导热、导磁、防蜡、减阻、耐磨、低表面能等特殊功能。

7、涂层只需要涂一至二遍就可起到较好的防护和功能化效果，与现有的涂料相比，涂层薄，涂覆遍数少，涂料用量少，节约涂层材料和涂敷施工费用。

以上优点对于涂料防护行业，本发明的推广应用，将使该行业发生革命性变化。

1、本发明复合纳米鳞片材料的制备方法解决了粉体精细加工中成本高、效率低、质量低的问题，该方法将通常的超细化工艺步骤：粉碎、混合、分散、表面处理、改性、解骤和纳米粉体合成等简化合并，实现一步法连续制得复合纳米鳞片材料，其厚度为1～40nm，径向尺寸为0.2～50μm的一维纳米材料。采用两种以上的粉体材料制备出的复合纳米鳞片，具备复合所用多种材料的纳米特性，其纳米鳞片的功能也更多。

2、本发明复合纳米鳞片材料表面能及表面张力很大，从而引起粒子性质的变化。粒子的表面原子所处的晶体场环境及结合能与内部原子有所不同，存在许多悬空键，并具有不饱和性质，因而极易与其他原子相结合而趋于稳定，所以，具有很高的化学活性。

3、金属纳米鳞片其构成纳米鳞片的粒径小于金属的可见光，对光的反射率很小，吸光性能好，可用于太阳能转换和隐形材料；导热能力很强，可用于换热设备。

附图说明

图1为没有分散的钛与石墨烯复合的纳米鳞片电镜照片。

图2为单个钛与石墨烯复合的纳米鳞片电镜照片。

具体实施方式

本发明涉及一种薄型复合纳米鳞片材料做填料的防护涂料，本发明其复合纳米鳞片在防护涂料中均匀分散，在涂料中形成与涂敷面相平行的、均匀分布的层叠分布，涂料树脂与复合的纳米鳞片相交联结合，能使涂层形成以纳米鳞片为节点的整体结构，提高涂层的强度、韧性；利用复合纳米鳞片的层叠效果，起到消除涂层内应力，延长介质渗透路径，增加涂层抗渗透能力，提高涂层附着力、耐腐蚀性的功效，达到赋予涂料特殊功能和优良性能的目的，大幅度降低涂层的厚度，节约涂层材料和施工费用。

下面结合具体实施例对本发明做出进一步的说明，这些实施例并非是对本发明的限定，依照本领域现有的技术，本发明的实施方式并不限于此，凡依照本发明公开内容所做出的本领域的等同替换，均属本发明的保护内容。

一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法，制备方法如下：

(1)选取树脂基料，所述的树脂基料包括环氧树脂基料、环氧酚醛树脂基料、聚苯硫醚树脂基料、聚氨酯树脂基料、聚氟类树脂基料、氟碳树脂基料、丙烯酸基料、氯化橡胶基料、过氯乙烯基料、醇酸基料的一种或多种。

选取复合纳米鳞片材料，所述的复合纳米鳞片为厚度1～40nm，片的平面方向尺寸为0.2～50μm；是均匀、有活性、多种功能、高度分散的、与复合剂充分化学键合的、并被保护剂包覆的一维复合纳米鳞片材料，它既是涂料的活性填料又是改性剂与偶联剂。

选取助剂，选取涂料制备的防沉降剂，增稠剂，消泡剂，流平剂，分散剂，润湿剂，表面改性剂，偶联剂，溶剂的两种或两种以上或全部种类。所述防沉降剂为超细粉体或纳米粉体防沉降剂或有机磷酸酯类防沉降剂，是气相二氧化硅、有机膨润土、改性聚脲的N一甲基吡咯烷酮溶液、有机磷酸酯类F118的一种或多种；其中的增稠剂包括纤维素醚类、丙烯酸碱溶胀类、非离子聚氨酯类和疏水改性碱溶胀类；消泡剂包括：水性涂料消泡剂和溶剂性涂料消泡剂，其中以有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亚胺和酰胺类的消泡剂为主其它类消泡剂为辅；流平剂包括：水性涂料流平剂和溶剂性涂料流平剂，包括高沸点的有机溶剂或其混合物，异佛尔酮、二丙酮醇、Solvesso150；分散剂包括：阴离子分散剂、阳离子分散剂、非离子型分散剂、双性型润湿分散剂、电中性型润湿分散剂、高分子型超分散剂、自由基型超分散剂的一种或多种；润湿剂包括：低分子量的表面活性剂和具有表面活性的高分子化合物，聚氧化乙烯烷基苯基醚、聚氧化乙烯脂肪酸酯的一种或多种；表面改性剂包括：石墨烯、纳米铁粉、纳米鳞片、复合纳米鳞片；偶联剂是硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂或纳米鳞片或复合纳米鳞片的一种或多种；溶剂是醇类、酮类、苯类、酯类、活性稀释剂和去离子水的一种或多种。

(2)薄型复合纳米鳞片涂料材料配比：

a、树脂基料与复合纳米鳞片材料的重量百分比为：

Ⅰ、树脂基料 10～90％

Ⅱ、复合纳米鳞片材料 90～10％

所述的复合纳米鳞片材料既是涂料的活性填料，又是涂料的改性剂与偶联剂，其重量百分比，按防护要求或防护等级要求选取，其原则为防护要求高时，复合纳米鳞片材料的重量百分比增加；

b、防沉降剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～50％；

增稠剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～40％；

消泡剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～30％

流平剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～30％；

分散剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～50％；

润湿剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～40％；

表面改性剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～80％；

偶联剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～50％；

溶剂占树脂基料的重量百分比为1～200％；

(3)制备：

按上述配比将树脂基料、复合纳米鳞片材料和所选取的助剂，使用混合、分散设备进行混合、分散。所述的薄型复合纳米鳞片涂料的制备所用的混合、分散设备，包括：砂磨机、高速分散机、均质机、连续行星球磨机；混合、分散的时间为5～120min。

复合纳米鳞片材料的制备方法，该方法的具体步骤如下：

a、首先按配方称取要制备成鳞片的基础物料，其鳞片制备的基础物料为固体粉体物料，粉体的粒径在1～100μm，基础物料为两种或两种以上，其中一种为主基础物料，其它为辅助基础物料，基础物料与辅助基础物料的重量比为1：0.1～1；

b、选择磨球，磨球的硬度大于基础物料的硬度，磨球直径不少于三种尺寸规格，磨球堆积体积占磨筒体积的30％～70％；

c、选取助剂，按所制备鳞片的基础粉体物料重量选取偶联剂、防沉降剂、分散剂、保护剂和溶剂的两种或两种以上或全部种类，偶联剂与制备鳞片基础物料的重量比为1：50～100；防沉降剂占基础物料重量的0.1～20％；分散剂占基础物料重量的0.1～20％；保护剂占基础物料重量的0.5～30％；溶剂占基础物料重量的10～800％；

d、将上述步骤a、b、c中的鳞片制备基础物料、所选取的助剂和磨球，按配方比例投放到间歇式研磨机中，进行分散、混合、初级研磨，达到鳞片制备基础粉体物料、偶联剂、防沉降剂、分散剂、保护剂和溶剂的几种或全部种类分散、混合均匀；

e、复合纳米鳞片制备时，将磨球放置在连续行星球磨机的磨筒内，再调整好连续行星球磨机的研磨参数，其中公转速度为100～1000r/min，自转速度为100～4000r/min，而后，将步骤d中制备的均匀物料用计量泵送入连续行星球磨机，制备出均匀的复合纳米鳞片材料，其厚度达到1～40nm，片的平面方向尺寸为0.2～50μm。

复合纳米鳞片材料的制备方法中，所述的纳米鳞片基础粉体物料可为金属粉、金属氧化物粉、矿石粉、有机物粉、石墨粉和多层石墨烯的一种或多种。

复合纳米鳞片材料的制备方法中，所述的磨球材料可为轴承钢或不锈钢或玛瑙或陶瓷或钛或合金钢或金刚石或铸石或硬质合金，磨球形状可为球形或圆柱形或两者的混合球配，球形磨球的球径3～40mm；圆柱形磨球的长、径比1～10：1，柱径3～30mm。

复合纳米鳞片材料的制备方法中，所述偶联剂是硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂的一种或多种；防沉降剂是超细粉体或纳米防沉降剂的一种或多种；分散剂是三乙醇胺或表面活性剂的一种或多种；保护剂是液体聚硫橡胶、树脂、高分子有机物含有较多不饱和双键的化合物的一种或多种；溶剂是醇类、酮类、苯类、酯类、活性稀释剂和去离子水的一种或多种。

复合纳米鳞片材料的制备方法中，所述连续行星球磨机是湿法连续行星球磨机。

本申请涂料制备方法实施例1

薄型钛与石墨烯复合纳米鳞片环氧酚醛涂料(高温固化型)：

选取高温固化型环氧酚醛树脂基料；

选钛与石墨烯复合的纳米鳞片做改性剂与偶联剂；

选气相二氧化硅做防沉剂；

其他助剂分别为：二甲苯、丁醇、丙酮、硅烷偶联剂、纳米分散剂、纳米氧化铝；

涂料配比(wt)：

按以上重量百分比加入高速分散机，转速1000r/min,在高速分散机中混合、分散30min即得到成品薄型钛与石墨烯复合纳米鳞片环氧酚醛涂料。

试验效果：

涂敷薄型钛与石墨烯复合纳米鳞片环氧酚醛涂料一道，干膜厚15μm，200℃烘干20min，性能如下：

检测项目	结果
		沸水 100℃ 120h	无变化
10％NaOH 80℃ 120h	无变化
		3.5％NaCl 80℃ 120h	无变化
10％H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> 80℃ 120h	无变化

本申请涂料制备方法实施例2

薄型钛与聚四氟乙烯复合纳米鳞片环氧涂料(常温固化型)：

1、选取常温固化环氧树脂基料；

2、选钛与聚四氟乙烯复合纳米鳞片做改性剂与偶联剂；

3、选有机膨润土F881做防沉剂；

4、其他助剂为：二甲苯、丁醇、钛酸脂偶联剂、纳米分散剂；

5、涂料配比(wt)：

按重量百分比加入高速分散机，转速1000r/min,在高速分散机中混合、分散30min即得到成品薄型钛与聚四氟乙烯复合纳米鳞片环氧涂料。

试验效果：

薄型钛与聚四氟乙烯复合纳米鳞片环氧涂料一道，干膜厚50μm，常温固化7天性能如下：

检测项目	结果
		沸水 100℃ 30天	无变化
50％NaOH 80℃ 30天	无变化
		3.5％NaCl 80℃ 30天	无变化
20％H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> 80℃ 30天	无变化

本申请涂料制备方法实施例3

薄型钛、聚四氟乙烯、石墨烯复合纳米鳞片环氧涂料(高温固化)：

1、选取高温固化环氧树脂基料；

2、选钛、聚四氟乙烯、石墨烯复合纳米鳞片做改性剂与偶联剂；

3、选有机膨润土SD-2做防沉剂；

4、其他助剂为：二甲苯、丁醇、硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、纳米分散剂；

5、涂料配比(wt)：

按重量百分比加入高速分散机，转速1000r/min,在高速分散机中混合、分散30min即得到成品薄型钛、聚四氟乙烯、石墨烯复合纳米鳞片环氧涂料。

试验效果：

薄型钛、聚四氟乙烯、石墨烯复合纳米鳞片环氧涂料一道，干膜厚40μm，120℃固化25min，性能如下：

检测项目	结果
		沸水 100℃ 30天	无变化
50％NaOH 80℃ 30天	无变化
		3.5％NaCl 80℃ 30天	无变化
20％H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> 80℃ 30天	无变化
		污垢系数 m2·℃/KW	0.006

本申请涂料制备方法实施例4

薄型聚四氟乙烯、聚苯硫醚复合纳米鳞片耐高温水性涂料：

1、选取有机硅与环氧复合乳液做树脂基料；

2、选聚四氟乙烯、聚苯硫醚复合纳米鳞片做改性剂与偶联剂；

3、选气相二氧化硅做防沉剂；

4、其他助剂为：去离子水、硅烷偶联剂、760W润湿分散剂、BYK-018消泡剂、BYK-381流平剂、氨基树脂、高温成膜剂、水性纳米分散剂；

5、涂料配比(wt)：

按重量百分比加入高速分散机，转速1200r/min,在高速分散机中混合、分散30min即得到成品薄型聚四氟乙烯、聚苯硫醚复合纳米鳞片耐高温水性涂料。

试验效果：

薄型聚四氟乙烯、聚苯硫醚复合纳米鳞片耐高温水性涂料一道，干膜厚50μm，25℃固化24h，涂膜性能如下：

检测项目	结果
		耐热性 300℃ 3h	不开裂粉化
耐中性盐雾性，500h	通过
		污垢系数 m2·℃/KW	0.006

下面对复合纳米鳞片材料具体实验例进行叙述，

复合纳米鳞片材料制备实施例一：

本例制备聚四氟乙烯与石墨烯复合的纳米鳞片，初级研磨使用间歇式行星球磨机，复合使用连续行星球磨机，所加工主基础物料为100目聚四氟乙烯粉和辅助基础物料多层石墨烯，磨球为氧化锆球，偶联剂、防沉降剂、分散剂、保护剂和溶剂分别为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯基醚、二甲基氢氯硅烷、醋酸乙烯酯、去离子水。

1、称取主基础物料聚四氟乙烯100g，辅助基础物料多层石墨烯50g，3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)3g，苯乙烯基苯酚聚氧乙烯基醚4.5g，醋酸乙烯酯3g，去离子水60g。

2、为间歇行星球磨机配球，选用五种规格的氧化锆球(13/16)″；(19/32)″；(3/8)″；(5/16)″；(7/32)″。按球磨工作筒体的体积计算各种氧化锆球的重量分别为(13/16)″320g；(19/32)″150g；(3/8)″100g；(5/16)″15g；(7/32)″15g。

3、按上述球配与配料比放入间歇行星球磨机中，进行初级研磨、混合。

4、为连续行星球磨机配球，选用五种规格的氧化锆球(13/16)″；(19/32)″；(3/8)″；(5/16)″；(7/32)″。按球磨工作筒体的体积计算各种氧化锆球的重量分别为(13/16)″320g；(19/32)″150g；(3/8)″100g；(5/16)″15g；(7/32)″15g。

5、按上球配装入连续行星球磨机的磨筒后，启动连续行星球磨机，调整公转速度为350r/min；自转速度为1400r/min。将间歇行星球磨机研磨、混合好的物料用计量泵送入连续行星球磨机，调整输送流量，监测控制聚四氟乙烯与石墨烯复合纳米鳞片的厚度为1～40nm，径向为0.2～50μm的一维纳米鳞片材料。

该纳米鳞片材料具备纳米级四氟乙烯的表面能，并具有石墨烯的特性，用于水性涂料添加剂，提高涂层的抗渗透能力、耐腐蚀性、防结垢性、导热性、吸光性、导电性等。

制备实施例二：

本例制备铁、钴复合的纳米鳞片，初级研磨使用间歇行星球磨机，复合使用连续行星球磨机，所加工主基础物料为200目铁粉与辅助基础物料300目钴粉，磨球为钢球，分散剂、保护剂和溶剂分别为三乙醇胺；六偏磷酸钠；去离子水。

1、按主基础物料铁粉100g；辅助基础物料钴粉100g；三乙醇胺10g；六偏磷酸钠1g；水200g进行配料。

2、为间歇行星球磨机配球，选用五种规格的氧化锆球(13/16)″；(19/32)″；(3/8)″；(5/16)″；(7/32)″。按球磨工作筒体的体积计算各种钢球的重量分别为(13/16)″350g；(19/32)″160g；(3/8)″110g；(5/16)″20g；(7/32)″20g。

3、按上述球配与配料比放入间歇行星球磨机中，进行初级研磨、混合。

4、为连续行星球磨机配球，选用五种规格的钢球(13/16)″；(19/32)″；(3/8)″；(5/16)″；(7/32)″。按球磨工作筒体的体积计算各种钢球的重量分别为(13/16)″350g；(19/32)″160g；(3/8)″110g；(5/16)″20g；(7/32)″20g。

5、球配装好后，启动连续行星球磨机，调整公转速度为370r/min；自转速度为1480r/min。将间歇行星球磨机研磨、混合好的物料用计量泵送入连续行星球磨机，调整输送流量，监测控制铁、钴复合纳米鳞片的厚度为1～40nm，径向为0.2～50μm的一维纳米鳞片复合材料。

该粉体可用于磁流变液材料。

制备实施例三：

本例制备钛粉与石墨烯复合的纳米鳞片，初级研磨使用间歇式行星球磨机，复合使用连续行星球磨机，所加工主基础物料为320目钛粉和辅助基础物料多层石墨烯，磨球为不锈钢球，偶联剂、防沉降剂、分散剂、保护剂和溶剂分别为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、纳米氧化铝、环氧树脂、聚硫橡胶、环氧活性溶剂。

1、称取主基础物料钛100g,辅助基础物料多层石墨烯40g,3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)3g,纳米氧化铝2.8g,环氧树脂8.4g,聚硫橡胶8.4g,环氧活性溶剂42g进行配料。

2、为间歇式行星球磨机与连续行星球磨机配球，选用五种规格的不锈钢球(13/16)″；(19/32)″；(3/8)″；(5/16)″；(7/32)″。

按球磨工作筒体的体积计算各种不锈钢球的重量分别为(13/16)″350g；(19/32)″180g；(3/8)″120g；(5/16)″25g；(7/32)″25g。

3、按上述配料比和球配加入间歇式行星球磨机，公转速度350r/min；自转速度为1400r/min，进行初级研磨、混合2小时。

4、连续行星球磨机球配装好后，启动连续行星球磨机，调整公转速度为400r/min；自转速度为1600r/min。将间歇行星球磨机研磨、混合好的物料用计量泵送入连续行星球磨机，调整输送流量，监测控制钛与石墨烯复合纳米鳞片的厚度为1～40nm，径向为0.2～50μm的一维纳米鳞片材料。图一为没有分散的钛与石墨烯复合的纳米鳞片电镜照片；图二为单个钛与石墨烯复合的纳米鳞片电镜照片。

该纳米鳞片材料具有钛纳米材料与石墨烯材料的特性与功能，用于涂料添加剂，提高涂层的抗渗透能力、耐腐蚀性、防结垢性、导热性、吸光性、导电性等。

制备实施例四：

本例制备钛粉与石墨烯、聚四氟乙烯复合的纳米鳞片，初级研磨使用间歇式行星球磨机，复合使用连续行星球磨机，所加工主基础物料为320目钛粉和辅助基础物料多层石墨烯、辅助基础物料100目聚四氟乙烯粉，磨球为不锈钢球，偶联剂、防沉降剂、分散剂、保护剂和溶剂分别为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、纳米氧化铝、环氧树脂、聚硫橡胶、环氧活性溶剂。

1、选取主基础物料钛100g,辅助基础物料石墨烯30g,辅助基础物料聚四氟乙烯20g,3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)3g,纳米氧化铝3g,环氧树脂9g,聚硫橡胶9g；环氧活性溶剂45g进行配料。

2、为间歇式行星球磨机与连续行星球磨机配球，选用五种规格的不锈钢球(13/16)″；(19/32)″；(3/8)″；(5/16)″；(7/32)″。

按球磨工作筒体的体积计算各种不锈钢球的重量分别为(13/16)″350g；(19/32)″180g；(3/8)″120g；(5/16)″25g；(7/32)″25g。

3、按上述配料比和球配加入间歇式行星球磨机，公转速度350r/min；自转速度为1400r/min，进行初级研磨、混合2小时。

4、连续行星球磨机球配装好后，启动连续行星球磨机，调整公转速度为400r/min；自转速度为1600r/min。将间歇行星球磨机研磨、混合好的物料用计量泵送入连续行星球磨机，调整输送流量，监测控制钛与石墨烯复合纳米鳞片的厚度为1～30nm，径向为0.2～50μm的一维纳米鳞片材料。

该纳米鳞片材料具有钛纳米材料、石墨烯材料、纳米厚度聚四氟乙烯的特性与功能，用于涂料添加剂，提高涂层的抗渗透能力、耐腐蚀性、低表面能、防结垢性、导热性、吸光性、导电性等。

Claims (6)

1.一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法，其特征在于：制备方法如下：

（1）选取树脂基料；选取复合纳米鳞片材料；选取助剂，所述助剂为防沉降剂、增稠剂、消泡剂、流平剂、分散剂、润湿剂、表面改性剂、偶联剂、溶剂的两种或两种以上或全部种类；

（2）薄型复合纳米鳞片涂料材料的配比：

a、树脂基料与复合纳米鳞片材料的重量百分比为：

Ⅰ、树脂基料 10～90%

Ⅱ、复合纳米鳞片材料 90～10%

b、防沉降剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～50%；

增稠剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～40%；

消泡剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～30%

流平剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～30%；

分散剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～50%；

润湿剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～40%；

表面改性剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～80%；

偶联剂占复合纳米鳞片材料的重量百分比为0.1～50%；

溶剂占树脂基料的重量百分比为1～200%；

（3）制备：

按上述配比将树脂基料、复合纳米鳞片材料和所选助剂，使用混合、分散设备进行混合、分散;

复合纳米鳞片材料由下述方法制备，

a、首先称取要制备成鳞片的基础物料，其鳞片制备的基础物料为固体粉体物料，粉体的粒径在1～100µm，基础物料为两种或两种以上，其中一种为主基础物料，其它为辅助基础物料，基础物料与辅助基础物料的重量比为1：0.1～1；

b、选择磨球，磨球的硬度大于基础物料的硬度，磨球直径不少于三种尺寸规格，磨球堆积体积占磨筒体积的30%～70%；

c、选取助剂，按所制备鳞片的主基础物料和辅助基础物料的总重量选取偶联剂、防沉降剂、分散剂、保护剂和溶剂两种或两种以上或全部种类，偶联剂与制备鳞片总基础物料的重量比为1：50～100；防沉降剂占总基础物料重量的0.1～20%；分散剂占总基础物料重量的0.1～20%；保护剂占总基础物料重量的0.5～30%；溶剂占总基础物料重量的10～800%；

d、将步骤a、b、c中的鳞片制备基础物料、所选取的助剂和磨球，按配方比例投放到间歇式行星球磨机中，进行分散、混合、初级研磨，达到基础粉体物料、偶联剂、防沉降剂、分散剂、保护剂和溶剂分散、混合均匀；

e、复合纳米鳞片制备：按步骤b中的球配，将磨球放置在连续行星球磨机的磨筒内，再调整好连续行星球磨机的研磨参数，其中公转速度为100～1000r/min，自转速度为100～4000r/min，而后，将步骤d中制备的均匀物料用计量泵送入连续行星球磨机，制备出均匀的复合纳米鳞片材料，其厚度达到1～40nm，片的平面方向尺寸为0.2～50µm；

纳米鳞片基础物料和辅助基础物料可为金属粉、金属氧化物粉、矿石粉、有机物粉、石墨粉和多层石墨烯的两种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法，其特征在于：所述的树脂基料包括环氧树脂基料、环氧酚醛树脂基料。

3.根据权利要求1所述的一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法，其特征在于：所述的磨球材料可为轴承钢或不锈钢或玛瑙或陶瓷或钛或合金钢或金刚石或铸石或硬质合金，磨球形状可为球形或圆柱形或两者的混合球配，球形磨球的球径3～40mm；圆柱形磨球的长径比1～10：1，柱径3～30mm。

4.根据权利要求1所述的一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法，其特征在于：所述连续行星球磨机是湿法连续行星球磨机。

5.根据权利要求1所述的一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法，其特征在于：所述的复合纳米鳞片材料既是涂料的活性填料又是涂料的改性剂和偶联剂，其重量百分比，按防护要求或防护等级要求选取，其原则为防护要求高、防护等级高时，复合纳米鳞片材料的重量百分比增加。

6.根据权利要求1所述的一种薄型复合纳米鳞片涂料的制备方法，其特征在于：所述的薄型复合纳米鳞片涂料的制备所用的混合、分散设备，包括：砂磨机、高速分散机、均质机、连续行星球磨机；混合、分散的时间为5～120min。

Images