CN105219135B - 自润滑亲水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液30‑50份、丙烯酸树脂60‑85份、水50‑90份、消泡剂1‑2份、分散剂4‑8份、润湿剂0.5‑1.2份、PH调节剂0.5‑1.8份、流变剂0.3‑0.8份、表面活性剂0.5‑2.5份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺20‑50份、烯丙基缩水甘油醚30‑45份、丙烯酸25‑50份、石墨烯40‑80份、水80‑120份、丙二醇甲醚20‑50份、乙二醇丁醚50‑80份。与相关技术相比，本发明有益效果在于，热传导效率较高、亲水性和自润滑性能均较高。
Description
【技术领域】
本发明涉及化工涂料技术领域，尤其涉及一种自润滑亲水涂料及其制备方法。
【背景技术】
在高速运转的设备中磨损会导致设备发生故障、损坏甚至报废，耐磨件的防护及修复是工业设备中最为关注的问题。在空调散热器的制造过程中，为了降低设备磨损及次品率，在模具表面施以润滑油进行表面处理，一方面润滑油消耗较大，成本较高；另一方面后期烘烤除去润滑油的过程中产生的废油烟将会污染环境。如果赋予亲水铝箔润滑功能，不但能减少润滑油的消耗，提高成品率，而且使亲水涂料的发展具有里程碑的意义。
在公开号为CN103992726A的“一种耐热耐磨自润滑涂料”的有机涂料体系中，以环氧树脂和聚酯树脂为成膜物，添加聚四氟乙烯、碳化硅、玻璃纤维及石墨制备具有耐磨、耐热及自润滑作用的自润滑涂料。公开号为CN102408761A中的无机涂料体系中，以硅酸钾胶黏剂为成膜物，以石墨和二硫化钼为润滑填料制备自润滑涂料。该体系可以有效的降低摩擦系数，并具有良好的承载能力。但上述两种涂层体系均没有亲水性，无法用在具有亲水性要求的表面。
公开号为CN103555114A中用丙烯酸树脂、氢氧化钠中和剂、氨基树脂固化剂、磺酸类催化剂等制备底涂成膜物，聚乙烯醇、氨基树脂固化剂、钛酸酯偶联剂等制备面涂成膜物，形成的涂层亲水性能、附着力、耐腐蚀性良好，但是该涂层没有自润滑功能。
因而，相关技术中的涂料体系存在导热系数较小，热传导效率较低，亲水性或自润滑性较低的不足。
因此，实有必要提供一种新的自润滑亲水涂料及其制备方法来克服上述技术问题。
【发明内容】
本发明需要解决的技术问题是提供一种热传导效率较高、亲水性和自润滑性能均较高的自润滑亲水涂料及其制备方法。
本发明一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液30-50份、丙烯酸树脂60-85份、水50-90份、消泡剂1-2份、分散剂4-8份、润湿剂0.5-1.2份、pH调节剂0.5-1.8份、流变剂0.3-0.8份、表面活性剂0.5-2.5份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺20-50份、烯丙基缩水甘油醚30-45份、丙烯酸25-50份、石墨烯40-80份、水80-120份、丙二醇甲醚20-50份、乙二醇丁醚50-80份。
优选的，一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液35-45份、丙烯酸树脂75-80份、水60-80份、消泡剂1-2份、分散剂5-7份、润湿剂0.7-1.1份、pH调节剂0.6-1.5份、流变剂0.4-0.7份、表面活性剂0.5-2.0份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺25-45份、烯丙基缩水甘油醚30-40份、丙烯酸30-50份、石墨烯45-80份、水90-120份、丙二醇甲醚20-45份、乙二醇丁醚50-75份。
优选的，一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液45份、丙烯酸树脂75份、水80份、消泡剂1份、分散剂6份、润湿剂1份、pH调节剂1.2份、流变剂0.5份、表面活性剂1.3份。
优选的，一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液40份、丙烯酸树脂80份、水60份、消泡剂2份、分散剂5份、润湿剂0.5份、pH调节剂1.6份、流变剂0.7份、表面活性剂2份。
本发明还提供了一种自润滑亲水涂料的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、分别按所述重量份准备所述组分；
步骤二、自润滑混合分散液的制备：将羟基丙烯酰胺、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸、石墨烯、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚及水加入到反应容器中，超声分散30min后，在温度为50-80℃的环境下搅拌24h，得到自润滑混合分散液；
步骤三、自润滑亲水涂料的制备，将自润滑混合分散液、丙烯酸树脂、消泡剂、分散剂、润湿剂、流变剂及表面活性剂及水加入到容器中进行机械搅拌，升温至60℃，然后用pH调节剂将pH值调为6.0-6.5，并维持60℃的温度环境1.6h以上，最后再降温至室温，得到水性自润滑亲水涂料。
优选的，在步骤二中，所述温度为60℃。
优选的，在步骤三中，所述pH值调为6.0。
优选的，在步骤三中，所述pH值调为6.1。
优选的，在步骤三中，所述维持60℃的温度环境为1.8h以上。
与相关技术相比，本发明的有益效果在于，在石墨烯表面进行改性，赋予石墨烯良好的导热、散热性能及亲水性，提供稳定性极佳、表面摩擦系数极低的纳米涂层，由此，热传导效率较高、亲水性和自润滑性能均较高；该涂层兼具自润滑和亲水功能，应用范围广；原材料易得且价格便宜，成本低廉，且涂装过程与普通亲水铝箔一样采用两涂两烘的工艺路线，产业化过程中无需对涂覆设备进行改造，实现灵活排产。
【附图说明】
图1为本发明自润滑亲水涂料制备方法的流程图。
【具体实施方式】
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
本发明提供了一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液30-50份、丙烯酸树脂60-85份、水50-90份、消泡剂1-2份、分散剂4-8份、润湿剂0.5-1.2份、pH调节剂0.5-1.8份、流变剂0.3-0.8份、表面活性剂0.5-2.5份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺20-50份、烯丙基缩水甘油醚30-45份、丙烯酸25-50份、石墨烯40-80份、水80-120份、丙二醇甲醚20-50份、乙二醇丁醚50-80份。
以上述重量份的组分所得到的自润滑亲水涂料，为外观无色透明的粘稠性液体，固含量为15％。通过采用羟基丙烯酰胺、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸等单体在润滑性优良的石墨烯表面进行接枝改性，制备具有自润滑型的亲水纳米微粒，再与水溶性丙烯酸树脂及助剂复配，从而获得具有自润滑功能的亲水涂料。而在石墨烯表面进行改性，赋予了石墨烯良好的导热、散热性能及亲水性，提供稳定性极佳、表面摩擦系数极低的纳米涂层，由此，热传导效率较高、亲水性和自润滑性能均较高；该涂层兼具自润滑和亲水功能，应用范围广；原材料易得且价格便宜，成本低廉，且涂装过程与普通亲水铝箔一样采用两涂两烘的工艺路线，产业化过程中无需对涂覆设备进行改造，实现灵活排产。
优选的，一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液35-45份、丙烯酸树脂75-80份、水60-80份、消泡剂1-2份、分散剂5-7份、润湿剂0.7-1.1份、pH调节剂0.6-1.5份、流变剂0.4-0.7份、表面活性剂0.5-2.0份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺25-45份、烯丙基缩水甘油醚30-40份、丙烯酸30-50份、石墨烯45-80份、水90-120份、丙二醇甲醚20-45份、乙二醇丁醚50-75份。
优选的，一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液45份、丙烯酸树脂75份、水80份、消泡剂1份、分散剂6份、润湿剂1份、pH调节剂1.2份、流变剂0.5份、表面活性剂1.3份。
优选的，一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液40份、丙烯酸树脂80份、水60份、消泡剂2份、分散剂5份、润湿剂0.5份、pH调节剂1.6份、流变剂0.7份、表面活性剂2份。
参照图1，本发明还提供了一种自润滑亲水涂料的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一S100、分别按所述重量份准备所述组分；
步骤二S200、自润滑混合分散液的制备：将羟基丙烯酰胺、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸、石墨烯、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚及水加入到反应容器中，超声分散30min后，在温度为50-80℃的环境下搅拌24h，得到自润滑混合分散液；
步骤三S300、自润滑亲水涂料的制备，将自润滑混合分散液、丙烯酸树脂、消泡剂、分散剂、润湿剂、流变剂及表面活性剂及水加入到容器中进行机械搅拌，升温至60℃，然后用pH调节剂将pH值调为6.0-6.5，并维持60℃的温度环境1.6h以上，最后再降温至室温，得到水性自润滑亲水涂料。
优选的，在步骤二中，所述温度为60℃。
优选的，在步骤三中，所述pH值调为6.0。
优选的，在步骤三中，所述pH值调为6.1。
优选的，在步骤三中，所述维持60℃的温度环境为1.8h以上。
上述自润滑亲水涂料的制备方法，步骤简单，所制备得到的自润滑亲水涂料，热传导效率较高、亲水性和自润滑性能均较高。
本发明还提供了一种自润滑亲水铝箔的制备，其包括如下步骤：采用辊涂或喷涂，将制备的自润滑亲水涂料涂布在已涂布底涂的铝箔表面，在金属板温为200-260℃的条件下固化10-30秒，即得到具有自润滑功能的亲水铝箔。
以下为具体实施例。
实施例1
一种自润滑亲水涂料，包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液45份、丙烯酸树脂75份、水80份、消泡剂1份、分散剂6份、润湿剂1份、pH调节剂1.2份、流变剂0.5份、表面活性剂1.3份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺20份、烯丙基缩水甘油醚30份、丙烯酸25份、石墨烯40份、水80份、丙二醇甲醚20份、乙二醇丁醚50份。
上述自润滑亲水涂料的制备方法步骤如下：
分别按上述重量份准备所述组分；
自润滑混合分散液的制备：将20份的羟基丙烯酰胺、30份的烯丙基25份的缩水甘油醚、25份的丙烯酸、40份的石墨烯、20份的丙二醇甲醚、50份的乙二醇丁醚及80份的水加入到反应容器中，超声分散30min后，在温度为65℃的环境下搅拌24h，得到自润滑混合分散液；
自润滑亲水涂料的制备，将45份的自润滑混合分散液、75份的丙烯酸树脂、1份的消泡剂、6份的分散剂、1份的润湿剂、0.5份的流变剂及1.3份的表面活性剂及80份的水加入到容器中进行机械搅拌，升温至60℃，然后用1.2份的pH调节剂将pH值调为6.0，并维持60℃的温度环境1.6h以上，最后再降温至室温，得到水性自润滑亲水涂料。
下表为本实施例与普通亲水铝箔的性能对比：
实施例2
一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液40份、丙烯酸树脂80份、水60份、消泡剂2份、分散剂5份、润湿剂0.5份、pH调节剂1.6份、流变剂0.7份、表面活性剂2份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺50份、烯丙基缩水甘油醚45份、丙烯酸50份、石墨烯80份、水120份、丙二醇甲醚50份、乙二醇丁醚80份。
上述自润滑亲水涂料的制备方法步骤如下：
分别按所述重量份准备所述组分；
自润滑混合分散液的制备：将50份的羟基丙烯酰胺、45份的烯丙基缩水甘油醚、50份的丙烯酸、80份的石墨烯、50份的丙二醇甲醚、80份的乙二醇丁醚及120份的水加入到反应容器中，超声分散30min后，在温度为50℃的环境下搅拌24h，得到自润滑混合分散液；
自润滑亲水涂料的制备，将40份的自润滑混合分散液、80份的丙烯酸树脂、2份的消泡剂、5份的分散剂、0.5份的润湿剂、0.7份的流变剂及2份的表面活性剂及60份的水加入到容器中进行机械搅拌，升温至60℃，然后用1.6份的pH调节剂将pH值调为6.1，并维持60℃的温度环境1.8h以上，最后再降温至室温，得到水性自润滑亲水涂料。
下表为本实施例与普通亲水铝箔的性能对比：
| 初始亲水性 | 加工后亲水性 | 表面摩擦系数 | |
| 普通亲水铝箔 | 10 | 30 | 0.563 |
| 实施例2 | 6 | 15 | 0.332 |
实施例3
一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液30份、丙烯酸树脂60份、水50份、消泡剂1份、分散剂4份、润湿剂0.5份、pH调节剂0.5份、流变剂0.3份、表面活性剂0.5份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺25份、烯丙基缩水甘油醚35份、丙烯酸30份、石墨烯45份、水85份、丙二醇甲醚25份、乙二醇丁醚55份。
下表为本实施例与普通亲水铝箔的性能对比：
| 初始亲水性 | 加工后亲水性 | 表面摩擦系数 | |
| 普通亲水铝箔 | 10 | 30 | 0.563 |
| 实施例3 | 7 | 16 | 0.335 |
实施例4
一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液50份、丙烯酸树脂85份、水90份、消泡剂2份、分散剂8份、润湿剂1.2份、pH调节剂1.8份、流变剂0.8份、表面活性剂2.5份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺30份、烯丙基缩水甘油醚40份、丙烯酸40份、石墨烯60份、水100份、丙二醇甲醚35份、乙二醇丁醚60份。
下表为本实施例与普通亲水铝箔的性能对比：
| 初始亲水性 | 加工后亲水性 | 表面摩擦系数 | |
| 普通亲水铝箔 | 10 | 30 | 0.563 |
| 实施例4 | 7 | 17 | 0.337 |
实施例5
一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液35份、丙烯酸树脂70份、水80份、消泡剂1.5份、分散剂5份、润湿剂0.8份、pH调节剂1.3份、流变剂0.6份、表面活性剂2.0份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺40份、烯丙基缩水甘油醚42份、丙烯酸40份、石墨烯70份、水110份、丙二醇甲醚45份、乙二醇丁醚75份。
下表为本实施例与普通亲水铝箔的性能对比：
| 初始亲水性 | 加工后亲水性 | 表面摩擦系数 | |
| 普通亲水铝箔 | 10 | 30 | 0.563 |
| 实施例5 | 8 | 16.5 | 0.342 |
实施例6
一种自润滑亲水涂料，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液38份、丙烯酸树脂75份、水85份、消泡剂1.2份、分散剂6份、润湿剂0.9份、pH调节剂1.3份、流变剂0.5份、表面活性剂1.8份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺45份、烯丙基缩水甘油醚38份、丙烯酸37份、石墨烯44份、水108份、丙二醇甲醚33份、乙二醇丁醚65份。
下表为本实施例与普通亲水铝箔的性能对比：
| 初始亲水性 | 加工后亲水性 | 表面摩擦系数 | |
| 普通亲水铝箔 | 10 | 30 | 0.563 |
| 实施例6 | 6 | 17 | 0.345 |
与相关技术相比，本发明一种自润滑亲水涂料的有益效果在于，热传导效率较高、亲水性和自润滑性能均较高。本发明的自润滑亲水涂料的制备方法，步骤简单，所制备得到的自润滑亲水涂料，热传导效率较高、亲水性和自润滑性能均较高。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种自润滑亲水涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一、分别按所述重量份准备所述组分；
步骤二、自润滑混合分散液的制备：将羟基丙烯酰胺、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸、石墨烯、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚及水加入到反应容器中，超声分散30min后，在温度为50-80℃的环境下搅拌24h，得到自润滑混合分散液；
步骤三、自润滑亲水涂料的制备，将自润滑混合分散液、丙烯酸树脂、消泡剂、分散剂、润湿剂、流变剂及表面活性剂及水加入到容器中进行机械搅拌，升温至60℃，然后用pH调节剂将pH值调为6.0-6.5，并维持60℃的温度环境1.6h以上，最后再降温至室温，得到水性自润滑亲水涂料；
其中，
在步骤二中，所述温度为60℃；
在步骤三中，所述维持60℃的温度环境为1.8h以上；
其中，所述自润滑亲水涂料，包括以下重量份的组分：
自润滑混合分散液35-45份、丙烯酸树脂75-80份、水60-80份、消 泡剂1-2份、分散剂5-7份、润湿剂0.5-1.2份、pH调节剂0.5-1.8份、流变剂0.4-0.7份、表面活性剂0.5-2.0份，其中，自润滑混合分散液包括以下重量份的组分：羟基丙烯酰胺25-45份、烯丙基缩水甘油醚30-40份、丙烯酸30-50份、石墨烯45-80份、水90-120份、丙二醇甲醚20-45份、乙二醇丁醚50-75份。
2.根据权利要求1所述的自润滑亲水涂料的制备方法，其特征在于，在步骤三中，所述pH值调为6.0。
3.根据权利要求2所述的自润滑亲水涂料的制备方法，其特征在于，在步骤三中，所述pH值调为6.1。
4.根据权利要求3所述的自润滑亲水涂料，其特征在于，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液45份、丙烯酸树脂75份、水80份、消泡剂1份、分散剂6份、润湿剂1份、pH调节剂1.2份、流变剂0.5份、表面活性剂1.3份。
5.根据权利要求4所述的自润滑亲水涂料，其特征在于，其包括以下重量份的组分：自润滑混合分散液40份、丙烯酸树脂80份、水60份、消泡剂2份、分散剂5份、润湿剂0.5份、pH调节剂1.6份、流变剂0.7份、表面活性剂2份。
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