CN104845491B - 石墨烯复合地坪涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种石墨烯复合地坪涂料，其特征在于，其包括A组分和B组分，所述A组分与B组分的质量比为4:1～6:1，所述A组分为由以下质量百分比的原料制备而成：环氧树脂30％～45％，环氧活性稀释剂5％～15％，石墨烯0.1％～0.3％，颜料4％～7％，填料45％～50％，其余为助剂；所述B组分为环氧固化剂。本发明还提供一种石墨烯复合地坪涂料的制备方法。

Description

石墨烯复合地坪涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及地坪涂料领域，尤其涉及一种石墨烯复合地坪涂料及其制备方法。

背景技术

随着现代工业技术和生产的发展，对于洁净生产环境的要求越来越高，要求地坪耐化学品腐蚀、高洁净度和耐磨损，室内空气含尘量低，这不仅是改善劳动条件的需求，更是现代产品品质的保证。

石墨烯是一个碳原子厚度的二维材料，具有特殊的蜂巢晶格结构形态，它是人类已知力学强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界最好的钢铁还要高上100倍。它是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。它还具有良好的柔韧性，高导热性能，化学稳定和物理屏蔽等性能。石墨烯微片与其它高分子材料复合，可以极佳的改善高分子材料的力学性能和屏蔽性能。

目前应用比较广泛的无溶剂环氧地坪涂料虽然有很多优点，但在使用过程中也暴露出了一些弊端，如耐磨损性、耐酸碱腐蚀、耐冲击和机械重载等性能不是很理想，还有待提高改善，而且环氧地坪涂料应用环境千差万别，根据不同应用环境，往往需要选择不同要求的地坪涂料，如化工工业，需要耐化学品腐蚀性能很好的地坪；而机械工业要求地坪耐强烈的机械冲击、耐磨损和能长期经受车辆的碾压。具有某种性能的地坪材料虽然满足它主要的用途，但是对于其他性能则往往不能很好满足其使用要求，从而缩短了整个地坪系统的使用寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种石墨烯复合地坪涂料及其制备方法，以解决现有技术中的技术问题。

本发明提供一种石墨烯复合地坪涂料，其特征在于，其包括A组分和B组分，所述A组分与B组分的质量比为4:1～6:1，所述A组分为由以下质量百分比的原料制备而成：环氧树脂30％～45％，环氧活性稀释剂5％～15％，石墨烯0.1％～0.3％，颜料4％～7％，填料45％～50％，其余为助剂；所述B组分为环氧固化剂。

优选的，所述环氧活性稀释剂为C12-C14烷基缩水甘油醚。

优选的，所述环氧树脂35％～40％，环氧活性稀释剂5％～10％。

优选的，所述A组分与B组分的质量比为4:1。

优选的，所述环氧固化剂为改性脂环胺EH-3895L、改性胺Ancamine2685或改性脂肪胺EH-451K。

优选的，所述环氧树脂为GELR128液体环氧树脂、NPEL128液体环氧树脂或CYD128液体环氧树脂中的至少一种。

优选的，所述助剂包括消泡剂、流平剂、分散剂以及防沉剂，其中各组分的质量百分比为：消泡剂0.2％～0.4％，流平剂0.1％～0.3％，分散剂0.4％～0.6％，防沉剂0.4％～0.6％。

优选的，所述消泡剂为TEGO Airex900消泡剂或Defom 6800消泡剂，所述流平剂为BYK-388，所述分散剂为TEGO Disper655分散剂或TEGO Disper685分散剂，所述防沉剂为AEROSIL R972增稠流变剂。

优选的，所述颜料为环氧复合色浆，所述填料为硅微粉或重晶石粉。

本发明还提供一种石墨烯复合地坪涂料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)制备A组分：将石墨烯加入环氧活性稀释剂中并分散均匀得到石墨烯预分散液，然后向所述石墨烯预分散液中加入环氧树脂并分散均匀得到石墨烯复合环氧混合物，再向所述石墨烯复合环氧混合物加入助剂、颜料和填料，分散均匀即可，其中，A组分中各原料的质量百分比为：环氧树脂30％～45％，环氧活性稀释剂5％～15％，石墨烯0.1％～0.3％，颜料4％～7％，填料45％～50％，其余为助剂；以及

(2)将A组分和B组分均匀混合得到石墨烯复合地坪涂料，其中，所述B组分为环氧固化剂，A组分与B组分的质量比为4:1～6:1。

相较于现有技术，本发明所述石墨烯复合地坪涂料具有以下优点：第一，采用石墨烯复合改性环氧体系，由于石墨烯具有强度高、柔韧性好以及屏蔽性能优异的特性，因而提高了由地坪涂料固化后的地坪涂膜的机械强度、柔韧性以及耐化学品性能，从而解决了现有的环氧涂层柔韧性差以及性脆的问题；第二，该涂料通过选用合理比例配方的环氧固化剂、环氧树脂、环氧活性稀释剂、石墨烯、各种助剂、颜料以及填料，并且不采用挥发性有机溶剂，从而保证了涂膜极低的固化收缩率和较高的交联密度，使地坪涂膜具有良好的机械强度和抗渗透性能；第三，当环氧活性稀释剂采用C12-C14烷基缩水甘油醚时，本身具有极低的表面张力，可获得较好的流平性能，并且其对所述环氧树脂有很好的增韧效果，另外避免了现有的使用丁基缩水甘油醚作为环氧活性稀释剂时，蒸气压高造成施工人员健康损害以及环境污染，以及所制得的涂层耐水性和耐酸性较差的缺陷；第四，采用环氧复合色浆作为颜料进行配色，省去了现有的颜料碾磨的工艺，减少了颜料碾磨所产生的原料损耗和清洗碾磨设备所用的有机溶剂，从而优化了生产工艺，便于大规模工业化生产。采用该石墨烯复合地坪涂料获得的涂膜表面平整光滑，致密性好，光泽度高，且耐水性好。

相较于现有技术，本发明所述石墨烯复合地坪涂料的制备方法具有以下优点：第一，不使用挥发性有机溶剂，对环境友好，符合环保理念，避免了在施工过程因溶剂挥发对施工人员造成健康伤害及污染环境；第二，本制备过程可以一次性施工0.5mm～2.0mm厚度的涂膜，整个地坪体系采用底涂加面涂的施工工艺就可完成地坪系统的铺设，工艺简单，且人工和材料成本较低，应用前景广阔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种石墨烯复合地坪涂料，其包括A组分和B组分。所述A组分为由以下质量百分比的原料制备而成：环氧树脂30％～45％，环氧活性稀释剂5％～15％，石墨烯0.1％～0.3％，颜料4％～7％，填料45％～50％，其余为助剂；所述B组分为环氧固化剂。

考虑到环氧树脂和环氧活性稀释剂的含量变化会影响固化后的涂膜的机械强度和耐化学品性能，所以含量调整范围要适中。优选的，所述环氧树脂35％～40％，环氧活性稀释剂5％～10％。

所述环氧固化剂可为改性脂环胺EH-3895L、改性胺Ancamine2685或改性脂肪胺EH-451K。所述A组分可对所述B组分进行固化，经过一定固化时间，即可获得地坪涂膜。

所述A组分与B组分的质量比可为4:1～6:1，优选为4:1，此时体系选用改性脂环胺EH-3895L作为固化剂，固化涂层综合性能更佳，组分A和组分B更容易混合均匀，施工应用更方便。

所述环氧活性稀释剂可为C12-C14烷基缩水甘油醚。由于C12-C14烷基缩水甘油醚本身具有极低的表面张力，可获得较好的流平性能，并且其对所述环氧树脂有很好的增韧效果，从而可改善地坪涂料的整体性能。

所述环氧树脂可为GELR128液体环氧树脂、NPEL128液体环氧树脂或CYD128液体环氧树脂中的至少一种。所述助剂包括消泡剂、流平剂、分散剂以及防沉剂，其中各组分的质量百分比为：消泡剂0.2％～0.4％，流平剂0.1％～0.3％，分散剂0.4％～0.6％，防沉剂0.4％～0.6％。所述消泡剂为TEGO Airex900消泡剂或Defom 6800消泡剂，所述流平剂为BYK-388，所述分散剂为TEGO Disper655分散剂或TEGO Disper685分散剂，所述防沉剂为AEROSIL R972增稠流变剂。

所述石墨烯可为宁波墨西科技有限公司生产的GP-1通用型石墨烯粉末。所述石墨烯的作用为复合改性环氧体系，从而改善环氧体系的性能。该环氧体系由所述环氧树脂与环氧活性稀释剂、助剂、颜填料以及环氧固化剂等共同形成。

所述环氧树脂可为GELR128液体环氧树脂、NPEL128液体环氧树脂或CYD128液体环氧树脂中的至少一种。所述颜料为环氧复合色浆，所述填料为硅微粉或重晶石粉。所述硅微粉为325～400目粒径硅微粉，所述重晶石粉为325～400目粒径重晶石粉。

本发明所述石墨烯复合地坪涂料具有以下优点：

第一，采用石墨烯复合改性环氧体系，由于石墨烯具有强度高、柔韧性好以及屏蔽性能优异的特性，因而提高了由地坪涂料固化后的地坪涂膜的机械强度、柔韧性以及耐化学品性能，从而解决了现有的环氧涂层柔韧性差以及性脆的问题；

第二，该涂料通过选用合理比例配方的环氧固化剂、环氧树脂、环氧活性稀释剂、石墨烯、各种助剂、颜料以及填料，并且不采用挥发性有机溶剂，从而保证了涂膜极低的固化收缩率和较高的交联密度，使地坪涂膜具有良好的机械强度和抗渗透性能；

第三，当环氧活性稀释剂采用C12-C14烷基缩水甘油醚时，本身具有极低的表面张力，可获得较好的流平性能，并且其对所述环氧树脂有很好的增韧效果，另外避免了现有的使用丁基缩水甘油醚作为环氧活性稀释剂时，蒸气压高造成施工人员健康损害和环境污染，以及所制得的涂层耐水性和耐酸性较差的缺陷；

第四，采用环氧复合色浆作为颜料进行配色，省去了现有的颜料碾磨的工艺，减少了颜料碾磨所产生的原料损耗和清洗碾磨设备所用的有机溶剂，从而优化了生产工艺，便于大规模工业化生产。采用该石墨烯复合地坪涂料获得的涂膜表面平整光滑，致密性好，光泽度高，且耐水性好。

本发明还提供一种石墨烯复合地坪涂料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)制备A组分：将石墨烯加入环氧活性稀释剂中并分散均匀得到石墨烯预分散液，然后向所述石墨烯预分散液中加入环氧树脂并分散均匀得到石墨烯复合环氧混合物，再向所述石墨烯复合环氧混合物加入助剂、颜料和填料，分散均匀即可，其中，A组分中各原料的质量百分比为：环氧树脂30％～45％，环氧活性稀释剂5％～15％，石墨烯0.1％～0.3％，颜料4％～7％，填料45％～50％，其余为助剂；以及

(2)将A组分和B组分均匀混合得到石墨烯复合地坪涂料，其中，所述B组分为环氧固化剂，A组分与B组分的质量比为4:1-6:1。

步骤(1)具体为：

在一分散机容器中加入一定量的环氧活性稀释剂，启动分散机，低速搅拌，缓慢加入定量的石墨烯，中速搅拌均匀，将所有物料转移到胶体磨中高速分散一段时间，可得到石墨烯预分散溶液；

向一搅拌容器中加入液体环氧树脂和上述石墨烯预分散溶液，启动分散机，在低速搅拌下，缓慢加入余量的环氧活性稀释剂，搅拌均匀，依次加入消泡剂、流平剂、分散剂和防沉剂等助剂，中速搅拌均匀，加入一定量的填料和环氧复合色浆，高速分散均匀，50目过滤出料包装，得到A组分。

所述B组分环氧固化剂可对所述A组分进行固化，经过一定固化时间，即可获得地坪涂膜。该固化反应在常温下进行，无需额外的温度条件。

当A组分与B组分混和在一起时，所述环氧活性稀释剂参与环氧树脂的固化反应，并融入环氧树脂而成为环氧树脂固化物的交联网络结构的一部分。在这一过程中，所述石墨烯先与所述环氧活性稀释剂复合，之后再均匀分散于所述环氧树脂中而实现与所述环氧树脂复合。

相较于现有技术，本发明所述石墨烯复合地坪涂料的制备方法具有以下优点：第一，不使用挥发性有机溶剂，对环境友好，符合环保理念，避免了在施工过程因溶剂挥发对施工人员造成健康伤害及污染环境；第二，本制备过程可以一次性施工0.5mm～2.0mm厚度的涂膜，整个地坪体系采用底涂加面涂的施工工艺就可完成地坪系统的铺设，工艺简单，且人工和材料成本较低，应用前景广阔。

下面结合具体实施例对本发明的石墨烯复合地坪涂料的制备方法进行说明：

实施例1：

A组分的制备方法如下：在小型分散机容器中加入9.0kg环氧活性稀释剂C12-C14烷基缩水甘油醚，启动分散机，低速搅拌，缓慢加入1.0kg石墨烯GP-1粉体，中速搅拌均匀，将所有物料转移到胶体磨中高速分散30分钟，得到含GP-1石墨烯粉体为10％的石墨烯预分散溶液；

在搅拌容器中加入19.4kg液体环氧树脂GELR128和1.0kg上述含GP-1石墨烯粉体为10％的石墨烯预分散溶液，启动分散机，在低速搅拌下，缓慢加入2.1kg环氧活性稀释剂C12-C14烷基缩水甘油醚，搅拌均匀，依次加入0.15kg消泡剂TEGO Airex900、0.13kg流平剂BYK-388、0.27kg分散剂TEGO Disper655和0.15kg防沉剂Aerosil R972等助剂，中速搅拌均匀，加入24.4kg硅微粉和2.5kg艳绿色环氧色浆，高速分散均匀，50目过滤出料包装，得到A组分。

B组分为改性脂环胺环氧固化剂EH-3895L。

按照A组分∶B组分＝4:1的质量配比进行混合，搅拌均匀，得到石墨烯复合地坪涂料。在常温条件下，采用镘刀刮涂将石墨烯复合地坪涂料铺设在地面上，用带钉齿的滚筒消泡，固化完全后，形成光滑、平整、致密无缝的涂膜。

对本实施例1制备的石墨烯复合地坪涂料(以下称为基料)，所制备的涂膜和路面按GB/T22374-2008《地坪涂装材料》国家标准进行测试。结果如下：

涂料外观：搅拌混合后成均匀状态，无硬块；

涂膜外观：平整光滑，无针孔，无气泡；

涂膜干燥时间：表干≤5h,实干≤24h；

涂膜硬度(邵氏硬度D型)：≥90，明显高于一般商定的80；

涂膜拉伸粘结强度：3.0MPa，高于标准设定的2.0MPa；

涂膜抗压强度：≥60MPa，远高于标准值45MPa；

涂膜耐磨损性能：0.0068g，远小于标准值0.03g；

涂膜耐冲击性能：Ⅱ级；

涂膜耐水性(浸入水中168h)：涂膜不起泡，不剥落；

涂膜耐酸性(浸入10％HSO溶液48h)：涂膜不起泡，不剥落，基本无变色；

涂膜耐碱性(浸入20％NaOH溶液72h)：涂膜不起泡，不剥落，无变色；

涂膜耐油性(浸入120#汽油72h)：涂膜不起泡，不剥落，无变色；

挥发性有机化合物(VOC)质量浓度：34.6g/L，明显低于标准60g/L。

实施例2：

A组分的制备方法如下：在小型分散机容器中加入9.0kg环氧活性稀释剂C12-C14烷基缩水甘油醚，启动分散机，低速搅拌，缓慢加入1.0kg石墨烯GP-1粉体，中速搅拌均匀，将所有物料转移到胶体磨中高速分散30分钟，得到含GP-1石墨烯粉体为10％的石墨烯预分散液；

在搅拌容器中加入38.4kg液体环氧树脂NPEL128和1.0kg上述含GP-1石墨烯粉体为10％的石墨烯预分散液，启动分散机，在低速搅拌下，缓慢加入5.3kg环氧活性稀释剂C12-C14烷基缩水甘油醚，搅拌均匀，依次加入0.30kg消泡剂Defom6800、0.26kg流平剂BYK-388、0.54kg分散剂TEGO Disper655和0.44kg防沉剂Aerosil R972等助剂，中速搅拌均匀，加入48.7kg重晶石粉和5.0kg艳绿色环氧色浆，高速分散均匀，50目过滤出料包装，得到A组分。

B组分为改性胺环氧固化剂Ancamine2685。

按照A组分∶B组分＝5:1的质量配比进行混合，搅拌均匀，在常温条件下，采用镘刀刮涂将石墨烯复合无溶剂环氧地坪涂料铺设在地面上，用带钉齿的滚筒消泡，固化完全后，形成光滑、平整、致密无缝的涂膜。

实施例3：

A组分的制备方法如下：在小型分散机容器中加入9.0kg环氧活性稀释剂C12-C14烷基缩水甘油醚，启动分散机，低速搅拌，缓慢加入1.0kg石墨烯GP-1粉体，中速搅拌均匀，将所有物料转移到胶体磨中高速分散30分钟，得到含GP-1石墨烯粉体为10％的石墨烯预分散液；

在搅拌容器中加入57.7kg液体环氧树脂CYD128和1.5kg上述含GP-1石墨烯粉体为10％的石墨烯预分散液，启动分散机，在低速搅拌下，缓慢加入8.0kg环氧活性稀释剂C12-C14烷基缩水甘油醚，搅拌均匀，依次加入0.42kg消泡剂Defom6800、0.40kg流平剂BYK-388、0.80kg分散剂TEGO Disper685和0.60kg防沉剂Aerosil R972等助剂，中速搅拌均匀，加入73.1kg重晶石粉和7.5kg中灰色环氧色浆，高速分散均匀，50目过滤出料包装，得到A组分。

B组分为改性脂肪胺环氧固化剂EH-451K。

按照A组分∶B组分＝6:1的配比进行混合，搅拌均匀，在常温条件下，采用镘刀刮涂将石墨烯复合无溶剂环氧地坪涂料铺设在地面上，用带钉齿的滚筒消泡，固化完全后，形成光滑、平整、致密无缝的涂膜。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种石墨烯复合地坪涂料，其特征在于，其包括A组分和B组分，所述A组分与B组分的质量比为4:1，所述A组分为由以下质量百分比的原料制备而成：环氧树脂35％～40％，环氧活性稀释剂5％～10％，石墨烯0.1％～0.3％，颜料4％～7％，填料45％～50％，其余为助剂；所述B组分为环氧固化剂，其中所述环氧活性稀释剂为C12-C14烷基缩水甘油醚，所述环氧固化剂为改性脂环胺EH-3895L。

2.一种如权利要求1所述的石墨烯复合地坪涂料，其特征在于，所述环氧树脂为GELR128液体环氧树脂、NPEL128液体环氧树脂或CYD128液体环氧树脂中的至少一种。

3.一种如权利要求1所述的石墨烯复合地坪涂料，其特征在于，所述助剂包括消泡剂、流平剂、分散剂以及防沉剂，其中各组分的质量百分比为：消泡剂0.2％～0.4％，流平剂0.1％～0.3％，分散剂0.4％～0.6％，防沉剂0.4％～0.6％。

4.一种如权利要求3所述的石墨烯复合地坪涂料，其特征在于，所述消泡剂为TEGOAirex900消泡剂或Defom 6800消泡剂，所述流平剂为BYK-388，所述分散剂为TEGODisper655分散剂或TEGO Disper685分散剂，所述防沉剂为AEROSIL R972增稠流变剂。

5.一种如权利要求1所述的石墨烯复合地坪涂料，其特征在于，所述颜料为环氧复合色浆，所述填料为硅微粉或重晶石粉。

6.一种石墨烯复合地坪涂料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)制备A组分：将石墨烯加入环氧活性稀释剂中并分散均匀得到石墨烯预分散液，然后向所述石墨烯预分散液中加入环氧树脂并分散均匀得到石墨烯复合环氧混合物，再向所述石墨烯复合环氧混合物加入助剂、颜料和填料，分散均匀即可，其中，A组分中各原料的质量百分比为：环氧树脂35％～40％，环氧活性稀释剂5％～10％，石墨烯0.1％～0.3％，颜料4％～7％，填料45％～50％，其余为助剂，其中所述环氧活性稀释剂为C12-C14烷基缩水甘油醚；以及

(2)将A组分和B组分均匀混合得到石墨烯复合地坪涂料，其中，所述B组分为环氧固化剂，所述环氧固化剂为改性脂环胺EH-3895L，A组分与B组分的质量比为4:1。