CN106085200B - 一种高机械性能耐磨工程机械用水性涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高机械性能耐磨工程机械用水性涂料，其原料按重量份包括：丙烯酸改性聚氨酯46‑48份，水溶性酚醛树脂23‑24份，甘油环氧树脂24‑25份，改性石墨烯8.5‑9份，轻质碳酸钙5‑6份，气相二氧化硅3.5‑4份，成膜助剂1.2‑1.3份，消泡剂0.8‑0.9份，分散剂2.2‑2.3份，颜料4‑5份，润湿剂1.7‑1.8份，流平剂1.2‑1.4份，流变助剂1.5‑1.6份，去离子水63‑64份。本发明机械性能高、耐磨性能好，能够满足工程机械用水性涂料的需求。
Description
本申请为申请号：2014106126639，申请日：2014年11月5日，发明名称：一种高机械性能耐磨工程机械用水性涂料的分案申请。
技术领域
本发明涉及工程机械用水性涂料技术领域，尤其涉及高机械性能耐磨工程机械用水性涂料。
背景技术
随着工业的迅猛发展，人们在享受物质生活更加丰富的同时，也越加意识到环保问题的严重性，水性涂料正是在这种大背景下产生的，因其节约资源、低毒无污染且安全性较溶剂型涂料更高，而被应用在越来越多的领域，工程机械领域就是其中之一，然而，工程机械大多为户外作业，作业环境相对恶劣，对涂料的机械性能和耐磨性能提出了很高的要求，而目前的工程机械用水性涂料不能满足这种需求，所以，研制一种机械性能高、耐磨性能好的工程机械用水性涂料十分必要。
发明内容
基本背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高机械性能耐磨工程机械用水性涂料，机械性能高、耐磨性能好，能够满足工程机械用水性涂料的需求。
本发明提出的一种高机械性能耐磨工程机械用水性涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：丙烯酸改性聚氨酯45-50份，水溶性酚醛树脂22-25份，甘油环氧树脂23-26份，改性石墨烯8-10份，轻质碳酸钙4-7份，气相二氧化硅3-5份，成膜助剂1.1-1.4份，消泡剂0.7-1份，分散剂2.1-2.4份，颜料3-6份，润湿剂1.6-1.9份，流平剂1.1-1.5份，流变助剂1.4-1.7份，去离子水60-65份；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将0.8-1.2份石墨烯和6-9份硫酸/硝酸配合液放入置于65-68℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.4-1.8h，第一次超声分散的频率为15-18KHz，第一次超声分散的功率为800-900W；将物料A投入3-6×103份去离子水中，调节pH值为6.8-7.1后第一次陈化0.8-1.1h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、6-9份二氯亚砜、3-5份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为70-73℃的第二反应容器，在氮气保护下保温16-18h后减压蒸馏0.5-0.8h，第二次陈化0.6-1h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、2-4份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2.2-3h，第二次超声分散的频率为50-55KHz，第二次超声分散的功率为900-1000W，再把第三反应容器温度升高至105-108℃并保温2.2-2.8h，减压蒸馏0.5-0.8h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；
其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96-98wt%的硫酸溶液和浓度为50-53wt%的硝酸溶液按3-4:1-2的体积比配制的混合溶液。
优选地，水溶性酚醛树脂的制备过程中，甲醛与苯酚的摩尔比为2.8-3.2:0.8-1.1。
优选地，丙烯酸改性聚氨酯、水溶性酚醛树脂、甘油环氧树脂的重量比为46-48：23-24：24-25。
优选地，改性石墨烯、轻质碳酸钙、气相二氧化硅的重量比为8.5-9：5-6：3.5-4。
优选地，其原料按重量份包括：丙烯酸改性聚氨酯46-48份，水溶性酚醛树脂23-24份，甘油环氧树脂24-25份，改性石墨烯8.5-9份，轻质碳酸钙5-6份，气相二氧化硅3.5-4份，成膜助剂1.2-1.3份，消泡剂0.8-0.9份，分散剂2.2-2.3份，颜料4-5份，润湿剂1.7-1.8份，流平剂1.2-1.4份，流变助剂1.5-1.6份，去离子水63-64份。
优选地，改性石墨烯的制备过程中，按重量份将0.9-1.1份石墨烯和7-8份硫酸/硝酸配合液放入置于66-67℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.5-1.6h，第一次超声分散的频率为16-17KHz，第一次超声分散的功率为850-880W；将物料A投入4-5×103份去离子水中，调节pH值为6.8-7.1后第一次陈化0.9-1h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、7-8份二氯亚砜、3.5-4份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为71-72℃的第二反应容器，在氮气保护下保温16.5-17h后减压蒸馏0.6-0.7h，第二次陈化0.8-0.9h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、2.5-3份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2.4-2.8h，第二次超声分散的频率为52-54KHz，第二次超声分散的功率为930-960W，再把第三反应容器温度升高至106-107℃并保温2.4-2.6h，减压蒸馏0.6-0.7h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96-98wt%的硫酸溶液和浓度为51-52wt%的硝酸溶液按3.2-3.6:1.2-1.6的体积比配制的混合溶液。
本发明采用丙烯酸改性聚氨酯、水溶性酚醛树脂和甘油环氧树脂作为成膜物质，大大增强了本发明的机械性能和耐磨性能，同时，能够很好地分散于去离子水中，保证了本发明具有较好的流平性；而改性石墨烯、轻质碳酸钙、气相二氧化硅的添加，则大大提高了本发明的机械性能和耐磨性能，其中改性石墨烯是由石墨烯经三乙烯四胺改性制成的，改性过程中，三乙烯四胺与石墨烯表面环氧基发生开环反应，形成的新的侧链能与邻位碳原子上的羟基反应，形成双键和羟胺，从而一方面大大提高了石墨烯在去离子水中的分散性、降低了石墨烯的团聚现象，进而易于向使用本发明的材料表面扩散，从而提高本发明的附着力，另一方面改性石墨烯界面能增强，能够有效嵌入并深度融合于本发明的成膜物质中，大大提高了本发明的机械强度，同时，在受到冲击、摩擦等作用力时，本发明上的载荷能够通过界面快速转移到机械性能极强的改性石墨烯上，从而吸收更多的作用力，增强了本发明的耐磨性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高机械性能耐磨工程机械用水性涂料，其原料按重量份包括：丙烯酸改性聚氨酯50份，水溶性酚醛树脂22份，甘油环氧树脂26份，改性石墨烯8份，轻质碳酸钙7份，气相二氧化硅3份，成膜助剂1.4份，消泡剂0.7份，分散剂2.4份，颜料3份，润湿剂1.9份，流平剂1.1份，流变助剂1.7份，去离子水60份；其中，水溶性酚醛树脂的制备过程中，甲醛与苯酚的摩尔比为3.2:0.8；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将0.8份石墨烯和9份硫酸/硝酸配合液放入置于65℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为2h，第一次超声分散时间为1.4h，第一次超声分散的频率为18KHz，第一次超声分散的功率为800W；将物料A投入6×103份去离子水中，调节pH值为6.8后第一次陈化1.1h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、6份二氯亚砜、5份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为70℃的第二反应容器，在氮气保护下保温18h后减压蒸馏0.5h，第二次陈化1h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、2份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为3h，第二次超声分散的频率为50KHz，第二次超声分散的功率为1000W，再把第三反应容器温度升高至105℃并保温2.8h，减压蒸馏0.5h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；其中硫酸/硝酸配合液是浓度为98wt%的硫酸溶液和浓度为50wt%的硝酸溶液按4:1的体积比配制的混合溶液。
实施例2
本发明提出的一种高机械性能耐磨工程机械用水性涂料，其原料按重量份包括：丙烯酸改性聚氨酯45份，水溶性酚醛树脂25份，甘油环氧树脂23份，改性石墨烯10份，轻质碳酸钙4份，气相二氧化硅5份，成膜助剂1.1份，消泡剂1份，分散剂2.1份，颜料6份，润湿剂1.6份，流平剂1.5份，流变助剂1.4份，去离子水65份；其中，水溶性酚醛树脂的制备过程中，甲醛与苯酚的摩尔比为2.8:1.1；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将1.2份石墨烯和6份硫酸/硝酸配合液放入置于68℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.4h，第一次超声分散时间为1.8h，第一次超声分散的频率为15KHz，第一次超声分散的功率为900W；将物料A投入3×103份去离子水中，调节pH值为7.1后第一次陈化0.8h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、9份二氯亚砜、3份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为73℃的第二反应容器，在氮气保护下保温16h后减压蒸馏0.8h，第二次陈化0.6h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、4份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2.2h，第二次超声分散的频率为55KHz，第二次超声分散的功率为900W，再把第三反应容器温度升高至108℃并保温2.2h，减压蒸馏0.8h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96wt%的硫酸溶液和浓度为53wt%的硝酸溶液按3:2的体积比配制的混合溶液。
实施例3
本发明提出的一种高机械性能耐磨工程机械用水性涂料，其原料按重量份包括：丙烯酸改性聚氨酯48份，水溶性酚醛树脂23份，甘油环氧树脂25份，改性石墨烯8.5份，轻质碳酸钙6份，气相二氧化硅3.5份，成膜助剂1.3份，消泡剂0.8份，分散剂2.3份，颜料4份，润湿剂1.8份，流平剂1.2份，流变助剂1.6份，去离子水63份；其中，水溶性酚醛树脂的制备过程中，甲醛与苯酚的摩尔比为3.1:0.9；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将0.9份石墨烯和8份硫酸/硝酸配合液放入置于66℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.6h，第一次超声分散的频率为16KHz，第一次超声分散的功率为880W；将物料A投入4×103份去离子水中，调节pH值为7.1后第一次陈化0.9h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、8份二氯亚砜、3.5份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为72℃的第二反应容器，在氮气保护下保温16.5h后减压蒸馏0.7h，第二次陈化0.8h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、3份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2.4h，第二次超声分散的频率为54KHz，第二次超声分散的功率为930W，再把第三反应容器温度升高至107℃并保温2.4h，减压蒸馏0.7h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96wt%的硫酸溶液和浓度为52wt%的硝酸溶液按3.6:1.6的体积比配制的混合溶液。
实施例4
本发明提出的一种高机械性能耐磨工程机械用水性涂料，其原料按重量份包括：丙烯酸改性聚氨酯46份，水溶性酚醛树脂24份，甘油环氧树脂24份，改性石墨烯9份，轻质碳酸钙5份，气相二氧化硅4份，成膜助剂1.2份，消泡剂0.9份，分散剂2.2份，颜料5份，润湿剂1.7份，流平剂1.4份，流变助剂1.5份，去离子水64份；其中，水溶性酚醛树脂的制备过程中，甲醛与苯酚的摩尔比为2.9:1；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将1.1份石墨烯和7份硫酸/硝酸配合液放入置于67℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.5h，第一次超声分散的频率为17KHz，第一次超声分散的功率为850W；将物料A投入5×103份去离子水中，调节pH值为6.8后第一次陈化1h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、7份二氯亚砜、4份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为71℃的第二反应容器，在氮气保护下保温17h后减压蒸馏0.6h，第二次陈化0.9h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、2.5份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2.8h，第二次超声分散的频率为52KHz，第二次超声分散的功率为960W，再把第三反应容器温度升高至106℃并保温2.6h，减压蒸馏0.6h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；其中硫酸/硝酸配合液是浓度为98wt%的硫酸溶液和浓度为51wt%的硝酸溶液按3.2:1.2的体积比配制的混合溶液。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种高机械性能耐磨工程机械用水性涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：丙烯酸改性聚氨酯46-48份，水溶性酚醛树脂23-24份，甘油环氧树脂24-25份，改性石墨烯8.5-9份，轻质碳酸钙5-6份，气相二氧化硅3.5-4份，成膜助剂1.2-1.3份，消泡剂0.8-0.9份，分散剂2.2-2.3份，颜料4-5份，润湿剂1.7-1.8份，流平剂1.2-1.4份，流变助剂1.5-1.6份，去离子水63-64份；水溶性酚醛树脂的制备过程中，甲醛与苯酚的摩尔比为2.8-3.2:0.8-1.1；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将0.9-1.1份石墨烯和7-8份硫酸/硝酸配合液放入置于66-67℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.5-1.6h，第一次超声分散的频率为16-17KHz，第一次超声分散的功率为850-880W；将物料A投入4-5×103份去离子水中，调节pH值为6.8-7.1后第一次陈化0.9-1h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、7-8份二氯亚砜、3.5-4份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为71-72℃的第二反应容器，在氮气保护下保温16.5-17h后减压蒸馏0.6-0.7h，第二次陈化0.8-0.9h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、2.5-3份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2.4-2.8h，第二次超声分散的频率为52-54KHz，第二次超声分散的功率为930-960W，再把第三反应容器温度升高至106-107℃并保温2.4-2.6h，减压蒸馏0.6-0.7h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；
其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96-98wt%的硫酸溶液和浓度为50-53wt%的硝酸溶液按3-4:1-2的体积比配制的混合溶液。
2.根据权利要求1所述高机械性能耐磨工程机械用水性涂料，其特征在于，硫酸/硝酸配合液是浓度为96-98wt%的硫酸溶液和浓度为51-52wt%的硝酸溶液按3.2-3.6:1.2-1.6的体积比配制的混合溶液。
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