CN106280992A - 一种水性环氧有机硅石墨烯涂料 - Google Patents

一种水性环氧有机硅石墨烯涂料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，所述涂料包括主剂和固化剂，其中主剂和固化剂的重量份数比为：100:10～25；所述主剂由包括如下重量份数的原料制备得到:石墨烯25～30份、水性环氧有机硅树脂25～40份、填料15～30份、助剂1～5份、中和剂1～5份、稳定剂1～5份、改性剂1～5份、助溶剂1～5份、溶剂10～40份。本发明提供的一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，采用价格低廉的石墨烯作为主要防腐和导电材料，涂料生产成本较低，导电效果明显。

Description

一种水性环氧有机硅石墨烯涂料
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其是涉及一种水性环氧有机硅石墨烯涂料。
背景技术
石墨烯是目前世界上最薄也是最坚硬的材料，导热系数高于奈米碳管与金刚石，常温下其电子迁移率亦比奈米碳管或矽晶体高，电阻率比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料。
涂料作为一种工业产品，其主要的功能在于装饰，功能相对较为单一。随着科技的发展和人类生活水平的提高，功能单一的传统涂料已无法满足现实的需求。
电子线路领域需用到导电/抗静电涂料，作为一种新型的涂料，导电涂料不仅具有装饰的基本功能，同时具有提高防腐蚀性和提高导电性、抗静电的作用，得到广泛的关注与研究。然而，目前市面上的绝大多数导电涂料均是采用价格昂贵的导电介质作为填料，生产工艺复杂，成本较高，不利于涂料的批量化生产与规模化应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服上述不足，提供一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，采用价格低廉的石墨烯作为主要防腐和导电材料，涂料生产成本较低，导电效果明显。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，包括主剂和固化剂，其中主剂和固化剂的重量份数比为：100:10～25；所述主剂由包括如下重量份数的原料制备得到:石墨烯25～30份、水性环氧有机硅树脂25～40份、填料15～30份、助剂1～5份、中和剂1～5份、稳定剂1～5份、改性剂1～5份、助溶剂1～5份、溶剂10～40份。
进一步，所述固化剂为不含表面活性剂的水稀释性胺类固化剂，如US-700、US-900中的一种或两种的混合物。
进一步，所述填料为沉淀硫酸钡。
进一步，所述中和剂为乙醇胺类中和剂。
进一步，所述稳定剂为十六烷基三甲基溴化铵。
进一步，所述改性剂为十二烷基磺酸钠、海藻酸钠、硬脂酸钠中的一种或两种以上的混合物。
进一步，所述溶剂为去离子水，所述助溶剂为异丙醇、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上的混合物。
进一步，所述助剂包括分散剂、流平剂和消泡剂。
进一步，所述分散剂为聚乙烯蜡、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或两种以上的混合物。
进一步，所述流平剂为AFCONA 3585。
进一步，所述消泡剂为TEGO 901、TEGO 902中的一种或两种的混合物。
本发明还提供了上述水性环氧有机硅石墨烯涂料的制备方法，该方法包括如下步骤：
a、将部分溶剂加入移动盆中，然后加入部分中和剂，再依次加入稳定剂和改性剂，充分搅拌0.5h；在600-800rpm转速下，将石墨烯缓慢加入，加入时间控制在0.5h以上，充分搅拌均匀后得到稳定的石墨烯水溶液半成品；
b、在搅拌状态下依次加入水性环氧有机硅树脂、分散剂、流平剂、消泡剂、填料，充分搅拌均匀后，在转速800-1000rpm的搅拌状态下加入助溶剂、剩余溶剂和剩余中和剂，搅拌时间0.5～1h，随后搅拌状态下缓慢加入所述步骤a制得的石墨烯水溶液半成品，搅拌时间1h，混合均匀后即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料的主剂；
c、将固化剂单独进行包装，即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料所需的固化剂。
进一步，在所述步骤a中，配置好的石墨烯水溶液半成品浓度为10～20wt％。
本发明还提供了上述水性环氧有机硅石墨烯涂料在高分子材料、金属材料、无机非金属材料表面的应用，用于电磁屏蔽、抗静电、防腐、散热、耐磨及电子线路领域。
本发明的有益效果：
相对于现有技术，本发明所述的水性环氧有机硅石墨烯涂料具有以下优势：
本发明提供的水性环氧有机硅石墨烯涂料，采用石墨烯作为主要的防腐和散热材料，配合水性环氧有机硅树脂优异的防腐性能，可以得到水性环氧有机硅石墨烯涂料，该产品制备工艺简单，具有优异的防腐性能，并且导电效果明显。
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，所述涂料包括主剂和固化剂，其中主剂和固化剂的重量份数比为：100:10；
所述主剂由包括如下重量份数的原料制备得到:
所述水性环氧有机硅石墨烯涂料的制备方法包括如下步骤：
a、将5份去离子水加入移动盆中，依次加入0.5份中和剂一乙醇胺、1份稳定剂十六烷基三甲基溴化铵和1份改性剂十二烷基磺酸钠，充分搅拌0.5h；在600rpm转速下，将30份石墨烯缓慢加入，加入时间控制在0.5h，充分搅拌均匀后得到稳定的石墨烯水溶液半成品；
b、在搅拌状态下依次加入25份水性环氧有机硅树脂、1份分散剂聚乙烯蜡和聚乙烯醇的混合物、2份流平剂AFCONA3585、1份消泡剂TEGO901和25份填料沉淀硫酸钡，充分搅拌均匀后，在转速800rpm的搅拌状态下加入3份助溶剂异丙醇和乙二醇的混合物、剩余5份去离子水和剩余0.5份中和剂一乙醇胺，搅拌时间0.5h，随后搅拌状态下缓慢加入所述步骤a制得的石墨烯水溶液半成品，搅拌时间1h，混合均匀后即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料的主剂；
c、将10份固化剂US-900单独进行包装，即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料所需的固化剂。
实施例2
一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，所述涂料包括主剂和固化剂，其中主剂和固化剂的重量份数比为：100:12；
所述主剂由包括如下重量份数的原料制备得到:
所述水性环氧有机硅石墨烯涂料的制备方法包括如下步骤：
a、将5份去离子水加入移动盆中，依次加入0.4份中和剂二乙醇胺、3份稳定剂十六烷基三甲基溴化铵和1份改性剂硬脂酸钠，充分搅拌0.5h；在700rpm转速下，将28份石墨烯缓慢加入，加入时间控制在0.6h，充分搅拌均匀后得到稳定的石墨烯水溶液半成品；
b、在搅拌状态下依次加30份水性环氧有机硅树脂、1份分散剂聚氯乙烯和聚乙二醇的混合物、2份流平剂AFCONA3585、1份消泡剂TEGO902和20份填料沉淀硫酸钡，充分搅拌均匀后，在转速850rpm的搅拌状态下加入3份助溶剂异丙醇和乙二醇的混合物、剩余5份去离子水和剩余0.6份中和剂二乙醇胺，搅拌时间0.6h，随后搅拌状态下缓慢加入所述步骤a制得的石墨烯水溶液半成品，搅拌时间1h，混合均匀后即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料的主剂；
c、将12份固化剂US-700单独进行包装，即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料所需的固化剂。
实施例3
一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，所述涂料包括主剂和固化剂，其中主剂和固化剂的重量份数比为：100:14；
所述主剂由包括如下重量份数的原料制备得到:
所述水性环氧有机硅石墨烯涂料的制备方法包括如下步骤：
a、将6份去离子水加入移动盆中，依次加入0.5份中和剂三乙醇胺、2份稳定剂十六烷基三甲基溴化铵和1份改性剂十二烷基磺酸钠，充分搅拌0.5h；在700rpm转速下，将26份石墨烯缓慢加入，加入时间控制在0.7h，充分搅拌均匀后得到稳定的石墨烯水溶液半成品；
b、在搅拌状态下依次加入35份水性环氧有机硅树脂、1份分散剂聚乙烯吡咯烷酮、1份流平剂AFCONA3585、1份消泡剂TEGO902和16份填料沉淀硫酸钡，充分搅拌均匀后，在转速900rpm的搅拌状态下加入3份助溶剂乙二醇、剩余7份去离子水和剩余0.5份中和剂三乙醇胺，搅拌时间0.8h，随后搅拌状态下缓慢加入所述步骤a制得的石墨烯水溶液半成品，搅拌时间1h，混合均匀后即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料的主剂；
c、将14份固化剂US-900单独进行包装，即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料所需的固化剂。
实施例4
一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，所述涂料包括主剂和固化剂，其中主剂和固化剂的重量份数比为：100:16；
所述主剂由包括如下重量份数的原料制备得到:
所述水性环氧有机硅石墨烯涂料的制备方法包括如下步骤：
a、将5份去离子水加入移动盆中，依次加入0.5份中和剂一乙醇胺和二乙醇胺的混合物、2份稳定剂十六烷基三甲基溴化铵和1份改性剂海藻酸钠，充分搅拌0.5h；在800rpm转速下，将25份石墨烯缓慢加入，加入时间控制在0.9h，充分搅拌均匀后得到稳定的石墨烯水溶液半成品；
b、在搅拌状态下依次加入40份水性环氧有机硅树脂、1份分散剂聚乙烯蜡和聚氯乙烯的混合物、1份流平剂AFCONA3585、1份消泡剂TEGO901和TEGO902的混合物和15份填料沉淀硫酸钡，充分搅拌均匀后，在转速1000rpm的搅拌状态下加入2份助溶剂异丙醇、剩余6份去离子水和剩余0.5份中和剂一乙醇胺和二乙醇胺的混合物，搅拌时间1h，随后搅拌状态下缓慢加入所述步骤a制得的石墨烯水溶液半成品，搅拌时间1h，混合均匀后即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料的主剂；
c、将固化剂US-900和US-700按照重量份数比2:1混合均匀，最终得到总重量份数为16份的混合物，并对该混合物单独进行包装，即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料所需的固化剂。
实施例1～4制备水性环氧有机硅石墨烯涂料各原料重量份数如表1
表1
实施例1～4制备的水性环氧有机硅石墨烯涂料的性能测试如表2
表2
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
电阻率(Ω·cm) 45 40 41 46
耐盐雾性(h) 720 780 750 800
附着力(级) 1 1 1 1
采用实施例1～4提供的水性环氧有机硅石墨烯涂料，采用价格低廉的石墨烯作为主要防腐和导电材料，涂料生产成本较低，导电效果明显。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，其特征在于：所述涂料包括主剂和固化剂，其中主剂和固化剂的重量份数比为：100:10～25；所述主剂由包括如下重量份数的原料制备得到:石墨烯25～30份、水性环氧有机硅树脂25～40份、填料15～30份、助剂1～5份、中和剂1～5份、稳定剂1～5份、改性剂1～5份、助溶剂1～5份、溶剂10～40份。
2.根据权利要求1所述的一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，其特征在于：所述固化剂为US-700、US-900中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，其特征在于：所述填料为沉淀硫酸钡。
4.根据权利要求1所述的一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，其特征在于：所述中和剂为乙醇胺类中和剂；所述稳定剂为十六烷基三甲基溴化铵；所述改性剂为十二烷基磺酸钠、海藻酸钠、硬脂酸钠中的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，其特征在于：所述溶剂为去离子水，所述助溶剂为异丙醇、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，其特征在于：所述助剂包括分散剂、流平剂和消泡剂。
7.根据权利要求6所述的一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或两种以上的混合物；所述流平剂为AFCONA 3585；所述消泡剂为TEGO 901、TEGO 902中的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求6或7所述的一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，其特征在于：该水性环氧有机硅石墨烯涂料由包括如下步骤的方法制备得到：
a、将部分溶剂加入移动盆中，然后加入部分中和剂，再依次加入稳定剂和改性剂，充分搅拌0.5h；在600-800rpm转速下，将石墨烯缓慢加入，加入时间控制在0.5h以上，充分搅拌均匀后得到稳定的石墨烯水溶液半成品；
b、在搅拌状态下依次加入水性环氧有机硅树脂、分散剂、流平剂、消泡剂、填料，充分搅拌均匀后，在转速800-1000rpm的搅拌状态下加入助溶剂、剩余溶剂和剩余中和剂，搅拌时间0.5～1h，随后搅拌状态下缓慢加入所述步骤a制得的石墨烯水溶液半成品，搅拌时间1h，混合均匀后即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料的主剂；
c、将固化剂单独进行包装，即得到水性环氧有机硅石墨烯涂料所需的固化剂。
9.根据权利要求8所述的一种水性环氧有机硅石墨烯涂料，其特征在于：在所述步骤a中，配置好的石墨烯水溶液半成品浓度为10～20wt％。
10.权利要求1-9中任一项所述的一种水性环氧有机硅石墨烯涂料在高分子材料、金属材料、无机非金属材料表面的应用。
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