一种石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料及其制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810337915.X (22)申请日 2018.04.16 (71)申请人 深圳慧镁尔科技有限公司 地址 518110 广东省深圳市龙华新区观澜 街道松元夏社区向西新围112号1栋 申请人 深圳中科碳元新材料技术有限公司 (72)发明人 王邦建张宏 (74)专利代理机构 北京立成智业专利代理事务 所(普通合伙) 11310 代理人 赵静然 (51)Int.Cl. C09D 163/00(2006.01) C09D 7/61(2018.01) C09D 7/20(2018.。

2、01) (54)发明名称 一种石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料及其 制备方法 (57)摘要 为解决现有技术的不足， 本发明提供了一种 石墨烯水性环氧耐磨自流平涂， 其采用下述方法 制备： S1.将环氧树脂、 去离子水， 分散剂， 消泡 剂， 润湿剂和填料依次加入到反应釜中混合， 在 搅拌的过程中加入石墨烯材料， 石墨烯材料的添 加时间为20-50min， 搅拌至分散均匀后过滤； 过 滤完毕后取滤液得到混合液； S2.向步骤S1所得 混合液中依次加入固化剂， 脱泡剂和流平剂， 搅 拌0.5-2h， 即得所述石墨烯水性环氧耐磨自流平 涂料。 所述环氧树脂为组份A； 其他物质为组份B； 所述组份A与组份。

3、B的质量比为1:3-5。 该石墨烯 涂料具有高耐磨持久性， 且安全环保， 无毒无味， 无VOC的排放， 绿色环保， 不含重金属， 不燃不爆 等优异的性能。 权利要求书1页 说明书4页 CN 108485471 A 2018.09.04 CN 108485471 A 1.一种石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料的制备方法， 其特征在于， 包括如下步骤： S1.将环氧树脂、 去离子水， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂和填料依次加入到反应釜中混合， 在搅拌的过程中加入石墨烯材料， 石墨烯材料的添加时间为20-50min， 搅拌至分散均匀后 过滤； 过滤完毕后取滤液得到混合液； S2.向步骤S1所得混合液中依次加。

4、入固化剂， 脱泡剂和流平剂， 搅拌0.5-2h， 即得所述 石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料； 所述环氧树脂为组份A； 所述去离子水， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂， 填料， 石墨烯， 固化剂， 脱泡剂和流平剂为组份B； 所述组份A与组份B的质量比为1:3-5。 2.根据权利要求1所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料的制备方法， 其特征在于， 按质 量份数计， 所述组份B包括： 去离子水10-20份， 分散剂0.1-1份， 消泡剂0.1-1份， 润湿剂0.2- 1份， 填料5-15份， 石墨烯1-5份， 固化剂25-40份， 消泡剂0.1-1份， 流平剂0.1-1份。 3.根据权利要求1所述石墨烯水性环。

5、氧耐磨自流平涂料的制备方法， 其特征在于， 所述 环氧树脂为南亚128树脂， 西卡树脂中的一种或者两者的混合物。 4.根据权利要求1所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料的制备方法， 其特征在于， 所述 分散剂为诺普科5040， 诺普科5027， 蓖麻油， 司盘中的至少一种； 所述消泡剂为诺普科NXZ， 诺普科154中的至少一种； 所述润湿剂为迪高润湿剂； 所述固化剂为水性环氧固化剂； 所述脱泡剂为迪高805， TEGO901中的至少一种； 所述流平剂为诺普科AFCONA3585， BYK333中的至少一种。 5.根据权利要求1所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料的制备方法， 其特征在于， 所述 填料为。

6、996钛白粉， 滑石粉， 云母， 气相二氧化硅中的至少一种。 6.根据权利要求1所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料的制备方法， 其特征在于， 所述 石墨烯的层数为5层以下， 层与层之间通过范德华力结合的且呈六角形蜂窝状的片状结构。 7.根据权利要求1所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料的制备方法， 其特征在于， 步骤 S1所述搅拌的过程在2000-4000rpm的搅拌条件下进行。 8.根据权利要求1所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料的制备方法， 其特征在于， 步骤 S2所述搅拌0.5-2h， 在1000-2000rpm的搅拌条件下进行。 9.一种石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料， 其特征在于， 采用权利要。

7、求1-8任一所述石墨 烯水性环氧耐磨自流平涂料的制备方法制备得到。 权利要求书 1/1 页 2 CN 108485471 A 2 一种石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于功能涂料技术领域， 具体涉及一种石墨烯电磁屏蔽涂料及其制备方 法。 背景技术 0002 随着现代科学技术的发展， 人造卫星、 宇宙飞船、 高速列车、 汽轮机和发动机的叶 轮、 舰船的螺旋桨、 水轮发电机的叶片以及船舶的甲板、 建筑物的地板、 路标漆等， 都受到高 速气流、 砂石和水流的冲刷、 机械力的作用， 材料的磨损相当严重， 为延长使用寿命， 材料表 面需要涂覆耐磨涂料。 耐磨功能涂料是。

8、新型涂料领域中的核心， 对现代涂料工业与技术的 发展起着重要的推动和支撑作用。 在全球现代涂料工业与技术的研究领域中， 耐磨功能涂 料战25-35， 已成为世界各国新型涂料领域研究发展的重点， 也是世界各国现代涂料工业 与技术发展中战略竞争的热点。 0003 石墨烯作为一种新型的纳米二维片状材料， 具有特殊的结构和性能， 片层厚度极 薄， 只有一个碳原子厚的超薄材料， 但却是目前为止最硬的材料， 是钢的100多倍， 抗拉强度 高达130GPa， 杨氏模量达1069GPa， 弹性模量达1TPa。 基于石墨烯的上述性质石墨烯因此被 广泛的应用于增强、 耐磨涂料等领域， 表现出巨大的科研和实际利用价。

9、值。 0004 石墨烯涂料一般分为水溶性涂料和醇溶性涂料， 其中水溶性涂料以水作为溶剂， 相比醇溶剂无论是环保型还是制备价格都有较大优势。 然而， 石墨烯本身水溶性很差， 为了 得到稳定的石墨烯涂料， 现有技术一般采用下述制备方法制备得到石墨烯涂料： 1.制作石 墨烯分散液， 2.制备涂料基础液， 3.使用时将两者混合。 由于石墨烯分散液在长时间静置后 容易产生沉降沉淀， 该技术一般需要将涂料的两个组份分别保存且储存时间不长， 再在使 用前先对石墨烯分散液进行一次搅拌， 而后将两者混合后使用， 使用不便。 即使提前混合也 会在静置储存过程中出现分层及石墨烯析出的现象， 导致使用前依然需要搅拌。。

10、 此外， 还有 技术采用改性的方法对石墨烯进行表面改性， 使其亲水性增强。 但是也存在： 1.改性后石墨 烯部分物理化学性质变化， 通常表现为下降。 2.改性过程通常比较复杂或产率不高， 因此， 极大增加了石墨烯涂料的制备成本。 发明内容 0005 本发明针对现有技术存在的储存时间短、 使用不便或制备成本高的问题， 提供了 一种石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料的制备方法， 包括如下步骤： 0006 S1.将环氧树脂、 去离子水， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂和填料依次加入到反应釜中混 合， 在搅拌的过程中加入石墨烯材料， 石墨烯材料的添加时间为20-50min， 搅拌至分散均匀 后过滤； 过滤完毕后。

11、取滤液得到混合液； 0007 S2.向步骤S1所得混合液中依次加入固化剂， 脱泡剂和流平剂， 搅拌0.5-2h， 即得 所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料； 0008 进一步的， 所述环氧树脂为组份A； 所述去离子水， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂， 填料， 说明书 1/4 页 3 CN 108485471 A 3 石墨烯， 固化剂， 脱泡剂和流平剂为组份B； 所述组份A与组份B的质量比为1:3-5。 0009 进一步的， 按质量份数计， 所述组份B包括： 去离子水10-20份， 分散剂0.1-1份， 消 泡剂0.1-1份， 润湿剂0.2-1份， 填料5-15份， 石墨烯1-5份， 固化剂25-4。

12、0份， 消泡剂0.1-1份， 流平剂0.1-1份。 0010 进一步的， 所述环氧树脂为南亚128树脂， 西卡树脂中的一种或者两者的混合物。 0011 进一步的， 所述分散剂为诺普科5040， 诺普科5027， 蓖麻油， 司盘中的至少一种； 0012 进一步的， 所述消泡剂为诺普科NXZ， 诺普科154中的至少一种； 0013 进一步的， 所述润湿剂为迪高润湿剂； 0014 进一步的， 所述固化剂为水性环氧固化剂； 0015 进一步的， 所述脱泡剂为迪高805， TEGO901中的至少一种； 0016 进一步的， 所述流平剂为诺普科AFCONA3585， BYK333中的至少一种。 0017 。

13、进一步的， 所述填料为996钛白粉， 滑石粉， 云母， 气相二氧化硅中的至少一种。 0018 进一步的， 所述石墨烯的层数为5层以下， 层与层之间通过范德华力结合的且呈六 角形蜂窝状的片状结构。 0019 进一步的， 步骤S1所述搅拌的过程在2000-4000rpm的搅拌条件下进行。 0020 进一步的， 步骤S2所述搅拌0.5-2h， 在1000-2000rpm的搅拌条件下进行。 0021 此外， 本发明还提供了一种采用上述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料的制备方法 制备得到的石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料。 0022 本发明至少具有以下优点之一： 0023 1.本发明制备得到的石墨烯涂料， 将石。

14、墨烯直接稳定的混合在涂料基液中， 无需 分别保存， 使用时直接涂刷即可， 使用方便。 0024 2.本发明制备得到的石墨烯涂料， 稳定性极好， 即使进行长时间的储存静置也不 会出现分层或沉淀现象。 0025 3.本发明制备得到的石墨烯涂料， 具有高耐磨持久性， 且安全环保， 无毒无味， 无 VOC的排放， 绿色环保， 不含重金属， 不燃不爆等优异的性能。 具体实施方式 0026 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下对本发明进一步详细 说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。 0027 实施例1 0028 一种石墨烯水性环氧耐磨自流。

15、平涂料， 本涂料由AB两组份组成， AB组份的质量比 为1:3， 所述的A组份为环氧树脂， 25份； 所述B组份由溶剂， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂， 填料， 石 墨烯， 固化剂， 脱泡剂和流平剂等按质量分数计的如下组成： 溶剂去离子水25份， 分散剂0.3 份， 消泡剂0.5份， 润湿剂0.5份， 填料8.5份， 石墨烯2份， 固化剂37.5份， 消泡剂0.5份， 流平 剂0.2份。 0029 其制备过程如下： 0030 S1.将环氧树脂、 去离子水， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂和填料依次加入到反应釜中混 合， 在在3000rpm的搅拌条件下加入石墨烯材料， 石墨烯材料的添加时间为30min。

16、， 搅拌至分 散均匀后过滤； 过滤完毕后取滤液得到混合液； 说明书 2/4 页 4 CN 108485471 A 4 0031 S2.向步骤S1所得混合液中依次加入固化剂， 脱泡剂和流平剂， 再在1500rpm的搅 拌条件下搅拌1h， 即得所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料。 0032 实施例2 0033 一种石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料， 本涂料由AB两组份组成， AB组份的质量比 为1:5， 所述的A组份为环氧树脂， 17份； 所述B组份由溶剂， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂， 填料， 石 墨烯， 固化剂， 脱泡剂和流平剂等， 按质量分数计： 去离子水20份， 分散剂1份， 消泡剂1份， 润 。

17、湿剂1份， 填料15份， 石墨烯5份， 固化剂40份， 消泡剂1份， 流平剂1份。 0034 其制备过程如下： 0035 S1.将环氧树脂、 去离子水， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂和填料依次加入到反应釜中混 合， 在在4000rpm的搅拌条件下加入石墨烯材料， 石墨烯材料的添加时间为50min， 搅拌至分 散均匀后过滤； 过滤完毕后取滤液得到混合液； 0036 S2.向步骤S1所得混合液中依次加入固化剂， 脱泡剂和流平剂， 再在2000rpm的搅 拌条件下搅拌2h， 即得所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料。 0037 实施例3 0038 一种石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料， 本涂料由AB两组份组成。

18、， AB组份的质量比 为1:4， 所述的A组份为环氧树脂， 4.65份； 所述B组份由溶剂， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂， 填料， 石墨烯， 固化剂， 脱泡剂和流平剂等， 按质量分数计： 去离子水10份， 分散剂0.1份， 消泡剂 0.1份， 润湿剂0.2份， 填料5份， 石墨烯1份， 固化剂2份， 消泡剂0.1份， 流平剂0.1份。 0039 其制备过程如下： 0040 S1.将环氧树脂、 去离子水， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂和填料依次加入到反应釜中混 合， 在在2000rpm的搅拌条件下加入石墨烯材料， 石墨烯材料的添加时间为20min， 搅拌至分 散均匀后过滤； 过滤完毕后取滤液得到混。

19、合液； 0041 S2.向步骤S1所得混合液中依次加入固化剂， 脱泡剂和流平剂， 再在1000rpm的搅 拌条件下搅拌0.5h， 即得所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料。 0042 实施例4 0043 一种石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料， 本涂料由AB两组份组成， AB组份的质量比 为1:3， 所述的A组份为环氧树脂， 25份； 所述B组份由溶剂， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂， 填料， 石 墨烯， 固化剂， 脱泡剂和流平剂等按质量分数计的如下组成： 溶剂去离子水25份， 分散剂0.3 份， 消泡剂0.5份， 润湿剂0.5份， 填料8.5份， 石墨烯2份， 固化剂37.5份， 消泡剂0.5份， 流平。

20、 剂0.2份。 0044 其制备过程如下： 0045 S1.首先将去离子水， 分散剂， 消泡剂， 润湿剂和填料依次加入到反应釜中混合， 在 2000rpm的搅拌条件下加入石墨烯材料， 石墨烯材料的添加时间为20min， 搅拌至分散均匀 后过滤； 过滤完毕后取滤液得到石墨烯分散液； 0046 S2.在步骤S1所得石墨烯分散液中加入环氧树脂， 在2000rpm的搅拌条件下搅拌均 匀， 得到树脂混合液； 0047 S2.向步骤S2所得树脂混合液依次加入固化剂， 脱泡剂和流平剂， 再在1000rpm的 搅拌条件下搅拌0.5h， 即得所述石墨烯水性环氧耐磨自流平涂料。 0048 根据本发明的1个实施例，。

21、 所述环氧树脂为南亚128树脂， 西卡树脂中的一种或者 说明书 3/4 页 5 CN 108485471 A 5 两者的混合物。 0049 根据本发明的1个实施例， 所述分散剂为诺普科5040， 诺普科5027， 蓖麻油， 司盘中 的至少一种； 0050 根据本发明的1个实施例， 所述消泡剂为诺普科NXZ， 诺普科154中的至少一种； 0051 根据本发明的1个实施例， 所述脱泡剂为迪高805， TEGO901中的至少一种； 0052 根据本发明的1个实施例， 所述流平剂为诺普科AFCONA3585， BYK333中的至少一 种。 0053 根据本发明的1个实施例， 所述填料为996钛白粉， 。

22、滑石粉， 云母， 气相二氧化硅中 的至少一种。 0054 经实验测试， 性能结果如表1所示。 0055 表1： 涂料性能测试结果 0056 0057 申请人经过研究发现， 产生上述实验结果的原因可能在于： 采用本发明石墨烯水 性环氧耐磨自流平涂料的制备方法， 通过申请人研究得到的分步骤添加相应填料或者辅助 试剂的方法， 通过改善各物质的分散的方法， 使得产品涂料可以长期存放且不沉淀， 而且还 能形成性能优良的涂料漆膜。 一般石墨烯涂料产品存放其不超过3个月， 就会有石墨烯沉淀 产生， 而采用发明制备得到的石墨烯涂料至少1年以后才会出现石墨烯沉淀。 0058 本发明至少具有以下优点之一： 005。

23、9 1.本发明制备得到的石墨烯涂料， 将石墨烯直接稳定的混合在涂料基液中， 无需 分别保存， 使用时直接涂刷即可， 使用方便。 0060 2.本发明制备得到的石墨烯涂料， 稳定性极好， 即使进行长时间的储存静置也不 会出现分层或沉淀现象。 0061 3.本发明制备得到的石墨烯涂料， 具有高耐磨持久性， 且安全环保， 无毒无味， 无 VOC的排放， 绿色环保， 不含重金属， 不燃不爆等优异的性能。 0062 应该注意到并理解， 在不脱离本发明权利要求所要求的精神和范围的情况下， 能 够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。 因此， 要求保护的技术方案的范围不受 所给出的任何特定示范教导的限制。 说明书 4/4 页 6 CN 108485471 A 6 。