CN106634418A - 一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了环氧接枝石墨烯新能源汽车面漆，它是由质量比为10‑12:1的A、B组份组成的，本发明首先是在浓硝酸中对石墨烯进行酸化处理，然后将形成的羧基用氯化亚砜进行酰氯化，再与乙二醇发生酰化反应，从而在石墨烯表面上引入羟基，然后通过二甲基甲酰胺作为溶剂，接枝硬脂酸，得到可以在环氧树脂间有效分散的接枝物，本发明的环氧面漆不仅具有良好的耐腐蚀性，更具有优异的户外耐久性、附着力强，且本发明的面漆表面硬度好，耐刮伤性强，稳定性好，不易脱落，综合性能优越。

Description

一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆及其制备方法
技术领域
本发明属于能源汽车面漆领域，具体涉及到一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆及其制备方法。
背景技术
一般汽车漆具有保护和美观装饰等功能，如高光泽、高耐候性、华丽装饰性、强耐腐蚀性、颜色保持长久性、抗机械碰撞、抗刮花、耐汽油、机油、耐酸雨、耐鸟粪等，而目前的汽车漆大多采用环氧面漆，现有的环氧面漆普遍存在耐候性较差，不能暴露在户外使用，只能当作底漆使用，涂装次数多，耗时长、成本高。产生这些不足是因为环氧树脂含有不稳定的苯环，在紫外线的照射下双键断裂而发生粉化，涂装时需喷涂配套的耐候性面漆，至少需要两次施工，而且每次都需要一定的时间使油漆干燥；
石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度高，在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30摄氏度，石墨烯耐腐蚀、耐酸碱性好，贮存稳定性强，因此如何将石墨烯加入到传统的环氧面漆中，改善其在环氧树脂中的分散性，增强环氧面漆的综合性能，是目前研究的重点。
发明内容
本发明目的是提供一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆及其制备方法，具体是通过以下的方法实现的：
一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆，它是由质量比为10-12:1的A、B组份组成的；
所述的A组份是由下述重量份的原料制成的：
石墨烯10-14、双酚a环氧树脂110-120、二环己基碳二亚胺0.1-0.3、乙酰柠檬酸三丁酯3-4、三羟甲基丙烷0.4-1、8-羟基喹啉铜0.6-1、烯基琥珀酸酐1-2、苯并三氮唑0.5-1、三盐基硫酸铅0.1-0.2、硬脂酸钙2-3、气相二氧化硅3-4、环烷酸铜0.1-0.3、烷基苯磺酸钠0.8-1、邻苯二甲酸酯1-2；
所述的B组份是由质量比为100-110:1-2的4，4’-二氨基二苯甲烷、聚乙二醇混合组成的。
一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆的制备方法，所述的A组份的制备方法包括以下步骤：
（1）将上述石墨烯加入到其重量100-110倍的、质量比为4-5：1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的浓度为90-95%，所述的硝酸的浓度为96-98%，升高温度为110-120℃，超声6-10小时，过滤，将沉淀水洗3-4次，在80-90℃下真空干燥1-2小时，得羧基化石墨烯；
（2）将上述羧基化石墨烯加入到其重量20-30倍的氯化亚砜中，在60-70℃下保温搅拌20-25小时，蒸馏除去氯化亚砜，常温干燥，加入到其重量10-13倍的乙二醇中，送入到110-120℃的油浴中，保温46-50小时，过滤，将沉淀用四氢呋喃、去离子水依次洗涤3-4次，在70-80℃下真空干燥1-2小时，得羟基化石墨烯；
（3）将上述羟基化石墨烯加入到其重量100-110倍的二甲基甲酰胺中，升高温度为57-60℃，超声1-2小时，得羟基化石墨烯分散液；
（4）将上述二环己基碳二亚胺加入到其重量21-30倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
（5）将上述羟基化石墨烯分散液加入到冰水浴中，加入上述硬脂酸，搅拌均匀，滴加上述酰胺分散液，滴加完毕后搅拌反应5-6小时，出料，与上述乙酰柠檬酸三丁酯混合，升高温度为60-65℃，保温搅拌10-14小时，抽滤，将沉淀用二甲基甲酰胺、去离子水依次洗涤3-4次，在70-80℃下真空干燥1-2小时，得接枝石墨烯；
（6）将上述8-羟基喹啉铜、气相二氧化硅、三羟甲基丙烷混合，加入到混合料重量70-80倍的无水乙醇中，升高温度为60-65℃，保温搅拌2-3小时，过滤，将沉淀用无水乙醇、去离子水依次洗涤2-3次，在70-80℃下真空干燥1-2小时，得烷基改性二氧化硅；
（7）将上述烷基改性二氧化硅、接枝石墨烯混合，球磨均匀，加入上述硬脂酸钙，在70-80℃下保温搅拌20-30分钟，加入剩余各原料，搅拌均匀，即得所述A组份。
本发明面漆的使用方法为：将所述A、B组份混合，搅拌均匀，喷涂在汽车基材表面，先在100-110℃下加热1-2小时，再在140-150℃下固化4-5小时，冷却即可。
本发明的有益效果：
本发明首先是在浓硝酸中对石墨烯进行酸化处理，然后将形成的羧基用氯化亚砜进行酰氯化，再与乙二醇发生酰化反应，从而在石墨烯表面上引入羟基，然后通过二甲基甲酰胺作为溶剂，接枝硬脂酸，得到可以在环氧树脂间有效分散的接枝物，本发明的环氧面漆不仅具有良好的耐腐蚀性，更具有优异的户外耐久性、附着力强，且本发明的面漆表面硬度好，耐刮伤性强，稳定性好，不易脱落，综合性能优越。
具体实施方式
实施例1：
一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆，它是由质量比为12:1的A、B组份组成的；
所述的A组份是由下述重量份的原料制成的：
石墨烯14、双酚a环氧树脂120、二环己基碳二亚胺0.3、乙酰柠檬酸三丁酯4、三羟甲基丙烷0.4、8-羟基喹啉铜0.6、烯基琥珀酸酐1、苯并三氮唑0.5、三盐基硫酸铅0.2、硬脂酸钙3、气相二氧化硅3、环烷酸铜0.1、烷基苯磺酸钠0.8、邻苯二甲酸酯1；
所述的B组份是由质量比为110:1的4，4’-二氨基二苯甲烷、聚乙二醇混合组成的。
一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆的制备方法，所述的A组份的制备方法包括以下步骤：
（1）将上述石墨烯加入到其重量110倍的、质量比为5：1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的浓度为95%，所述的硝酸的浓度为98%，升高温度为120℃，超声10小时，过滤，将沉淀水洗3次，在90℃下真空干燥1-2小时，得羧基化石墨烯；
（2）将上述羧基化石墨烯加入到其重量30倍的氯化亚砜中，在70℃下保温搅拌20小时，蒸馏除去氯化亚砜，常温干燥，加入到其重量13倍的乙二醇中，送入到120℃的油浴中，保温46小时，过滤，将沉淀用四氢呋喃、去离子水依次洗涤3次，在70-80℃下真空干燥2小时，得羟基化石墨烯；
（3）将上述羟基化石墨烯加入到其重量110倍的二甲基甲酰胺中，升高温度为60℃，超声1小时，得羟基化石墨烯分散液；
（4）将上述二环己基碳二亚胺加入到其重量30倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
（5）将上述羟基化石墨烯分散液加入到冰水浴中，加入上述硬脂酸，搅拌均匀，滴加上述酰胺分散液，滴加完毕后搅拌反应6小时，出料，与上述乙酰柠檬酸三丁酯混合，升高温度为65℃，保温搅拌14小时，抽滤，将沉淀用二甲基甲酰胺、去离子水依次洗涤3次，在80℃下真空干燥1小时，得接枝石墨烯；
（6）将上述8-羟基喹啉铜、气相二氧化硅、三羟甲基丙烷混合，加入到混合料重量70倍的无水乙醇中，升高温度为65℃，保温搅拌2小时，过滤，将沉淀用无水乙醇、去离子水依次洗涤2次，在70-80℃下真空干燥2小时，得烷基改性二氧化硅；
（7）将上述烷基改性二氧化硅、接枝石墨烯混合，球磨均匀，加入上述硬脂酸钙，在80℃下保温搅拌20分钟，加入剩余各原料，搅拌均匀，即得所述A组份。
本发明面漆的使用方法为：将所述A、B组份混合，搅拌均匀，喷涂在汽车基材表面，先在110℃下加热1小时，再在150℃下固化5小时，冷却即可。
性能测试：
铅笔硬度：2H；
耐水性：10d无异常；
耐酸性（5%H2SO4）：10h无异常；
耐碱性（5%NAOH）: 10h无异常；
人工加速老化（1000h）：不开裂、不粉化、变色≤1级；
实施例2
一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆，它是由质量比为10-12:1的A、B组份组成的；
所述的A组份是由下述重量份的原料制成的：
石墨烯14、双酚a环氧树脂110、二环己基碳二亚胺0.3、乙酰柠檬酸三丁酯3、三羟甲基丙烷0.7、8-羟基喹啉铜0.8、烯基琥珀酸酐2、苯并三氮唑0.8、三盐基硫酸铅0.1、硬脂酸钙2、气相二氧化硅3、环烷酸铜0.1、烷基苯磺酸钠0.8、邻苯二甲酸酯1；
所述的B组份是由质量比为110:1的4，4’-二氨基二苯甲烷、聚乙二醇混合组成的。
一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆的制备方法，所述的A组份的制备方法包括以下步骤：
（1）将上述石墨烯加入到其重量110倍的、质量比为5：1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的浓度为90-95%，所述的硝酸的浓度为98%，升高温度为110℃，超声8小时，过滤，将沉淀水洗3次，在90℃下真空干燥2小时，得羧基化石墨烯；
（2）将上述羧基化石墨烯加入到其重量30倍的氯化亚砜中，在60℃下保温搅拌25小时，蒸馏除去氯化亚砜，常温干燥，加入到其重量13倍的乙二醇中，送入到120℃的油浴中，保温50小时，过滤，将沉淀用四氢呋喃、去离子水依次洗涤3次，在80℃下真空干燥1小时，得羟基化石墨烯；
（3）将上述羟基化石墨烯加入到其重量100倍的二甲基甲酰胺中，升高温度为60℃，超声1小时，得羟基化石墨烯分散液；
（4）将上述二环己基碳二亚胺加入到其重量30倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
（5）将上述羟基化石墨烯分散液加入到冰水浴中，加入上述硬脂酸，搅拌均匀，滴加上述酰胺分散液，滴加完毕后搅拌反应6小时，出料，与上述乙酰柠檬酸三丁酯混合，升高温度为65℃，保温搅拌14小时，抽滤，将沉淀用二甲基甲酰胺、去离子水依次洗涤3次，在80℃下真空干燥1小时，得接枝石墨烯；
（6）将上述8-羟基喹啉铜、气相二氧化硅、三羟甲基丙烷混合，加入到混合料重量70倍的无水乙醇中，升高温度为65℃，保温搅拌3小时，过滤，将沉淀用无水乙醇、去离子水依次洗涤2次，在70℃下真空干燥1小时，得烷基改性二氧化硅；
（7）将上述烷基改性二氧化硅、接枝石墨烯混合，球磨均匀，加入上述硬脂酸钙，在70℃下保温搅拌30分钟，加入剩余各原料，搅拌均匀，即得所述A组份。
一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆，本发明面漆的使用方法为：将所述A、B组份混合，搅拌均匀，喷涂在汽车基材表面，先在110℃下加热1小时，再在140℃下固化5小时，冷却即可。
性能测试：
铅笔硬度：2H；
耐水性：10d无异常；
耐酸性（5%H2SO4）：10h无异常；
耐碱性（5%NAOH）: 10h无异常；
人工加速老化（1000h）：不开裂、不粉化、变色≤1级。

Claims (3)

1.一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆，其特征在于，它是由质量比为10-12:1的A、B组份组成的；
所述的A组份是由下述重量份的原料制成的：
石墨烯10-14、双酚a环氧树脂110-120、二环己基碳二亚胺0.1-0.3、乙酰柠檬酸三丁酯3-4、三羟甲基丙烷0.4-1、8-羟基喹啉铜0.6-1、烯基琥珀酸酐1-2、苯并三氮唑0.5-1、三盐基硫酸铅0.1-0.2、硬脂酸钙2-3、气相二氧化硅3-4、环烷酸铜0.1-0.3、烷基苯磺酸钠0.8-1、邻苯二甲酸酯1-2；
所述的B组份是由质量比为100-110:1-2的4，4’-二氨基二苯甲烷、聚乙二醇混合组成的。
2.一种如权利要求1所述的环氧接枝石墨烯新能源汽车面漆的制备方法，其特征在于，所述的A组份的制备方法包括以下步骤：
（1）将上述石墨烯加入到其重量100-110倍的、质量比为4-5：1的硫酸、硝酸的混合溶液中，所述的硫酸的浓度为90-95%，所述的硝酸的浓度为96-98%，升高温度为110-120℃，超声6-10小时，过滤，将沉淀水洗3-4次，在80-90℃下真空干燥1-2小时，得羧基化石墨烯；
（2）将上述羧基化石墨烯加入到其重量20-30倍的氯化亚砜中，在60-70℃下保温搅拌20-25小时，蒸馏除去氯化亚砜，常温干燥，加入到其重量10-13倍的乙二醇中，送入到110-120℃的油浴中，保温46-50小时，过滤，将沉淀用四氢呋喃、去离子水依次洗涤3-4次，在70-80℃下真空干燥1-2小时，得羟基化石墨烯；
（3）将上述羟基化石墨烯加入到其重量100-110倍的二甲基甲酰胺中，升高温度为57-60℃，超声1-2小时，得羟基化石墨烯分散液；
（4）将上述二环己基碳二亚胺加入到其重量21-30倍的二甲基甲酰胺中，搅拌均匀，得酰胺分散液；
（5）将上述羟基化石墨烯分散液加入到冰水浴中，加入上述硬脂酸，搅拌均匀，滴加上述酰胺分散液，滴加完毕后搅拌反应5-6小时，出料，与上述乙酰柠檬酸三丁酯混合，升高温度为60-65℃，保温搅拌10-14小时，抽滤，将沉淀用二甲基甲酰胺、去离子水依次洗涤3-4次，在70-80℃下真空干燥1-2小时，得接枝石墨烯；
（6）将上述8-羟基喹啉铜、气相二氧化硅、三羟甲基丙烷混合，加入到混合料重量70-80倍的无水乙醇中，升高温度为60-65℃，保温搅拌2-3小时，过滤，将沉淀用无水乙醇、去离子水依次洗涤2-3次，在70-80℃下真空干燥1-2小时，得烷基改性二氧化硅；
（7）将上述烷基改性二氧化硅、接枝石墨烯混合，球磨均匀，加入上述硬脂酸钙，在70-80℃下保温搅拌20-30分钟，加入剩余各原料，搅拌均匀，即得所述A组份。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车环氧接枝石墨烯面漆，其特征在于，本发明面漆的使用方法为：将所述A、B组份混合，搅拌均匀，喷涂在汽车基材表面，先在100-110℃下加热1-2小时，再在140-150℃下固化4-5小时，冷却即可。
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