CN107474647A - 一种生物磁纳米涂料及其制备方法 - Google Patents

一种生物磁纳米涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物磁纳米涂料及其制备方法。该生物磁纳米涂料的原料按重量份包括：聚合物乳液15～30份，超支化聚酯醇酸树脂7～10份，氧化石墨烯1～2份，阳离子嵌段共聚物5～8份，乙二醇丁醚10～25份，纳米四氧化三铁1～2份，羰基铁0.5～0.8份，纳米三氧化二镧0.5～0.8份，二氧化硅气凝胶1～3份，湿润分散剂0.1～0.3份，重质碳酸钙21～25份，消泡剂0.2～0.4份。本发明的生物磁纳米涂料是一种具有优异耐水性能、耐洗刷性能的环保涂料，具有良好的防电磁辐射功能，降低环境电磁污染；该涂料比一般金属屏蔽材料的吸收频带更宽。

Description

一种生物磁纳米涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，特别涉及一种生物磁纳米涂料及其制备方法。
背景技术
目前，随着世界范围内计算机网络技术的不断突破和发展，网络已遍布我们生活的每个角落，如我们每天都使用的手机、笔记本电脑等，但相应地，我们也把自己逼进了一个充满辐射和污染的环境中去。现代化设备给我们带来方便的同时，也不断增强我们身边的电磁辐射。电磁辐射所产生的污染不仅会干扰电子设备的正常工作，还会对人体健康和生态平衡产生影响。采用电磁屏蔽材料进行电磁屏蔽防护是日常工作与生活中最有效的防护手段。
生物质能源是一类环保无污染的清洁能源。现如今，人们对生物质能源的利用还不多，在绝大多数情况下，我们仅将生物质能源当成一种燃料进行燃烧以获取一定的热能。可利用的生物质能源主要是林业“三剩物”(木材加工剩余物、森林采伐剩余物、造材剩余物)、各种木质下脚料、木质废弃物、农作物秸秆、以及灌木等。如何对生物质能源进行最大化的利用一直是当下人们亟待解决的热点难题。
现有的电磁屏蔽涂料，一些使用金属粉材，成本较高，密度较大。本发明专利使用纳米碳材，密度较低，并结合其它材料，进一步拓宽吸收频带宽度，可广泛应用于电子设备机箱、电力机房、计算机中心、监控中心、雷达等场所屏蔽防护工程中。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种生物磁纳米涂料及其制备方法。本发明的生物磁纳米涂料是一种具有优异耐水性能、耐洗刷性能的环保涂料，长期暴露在空气中不开裂、不脱落，且可以屏蔽外界电磁信号，增强受保护对象的抗干扰能力；具有良好的防电磁辐射功能，降低环境电磁污染；该涂料比一般金属屏蔽材料的吸收频带更宽。
本发明提供了一种生物磁纳米涂料，其原料按重量份包括：聚合物乳液15～30份，超支化聚酯醇酸树脂7～10份，氧化石墨烯1～2份，阳离子嵌段共聚物5～8份，乙二醇丁醚10～25份，纳米四氧化三铁1～2份，羰基铁0.5～0.8份，纳米三氧化二镧0.5～0.8份，二氧化硅气凝胶1～3份，湿润分散剂0.1～0.3份，重质碳酸钙21～25份，消泡剂0.2～0.4份。
优选的，所述的生物磁纳米涂料的原料按重量份由下述组分组成：聚合物乳液15～30份，超支化聚酯醇酸树脂7～10份，氧化石墨烯1～2份，阳离子嵌段共聚物5～8份，乙二醇丁醚10～25份，纳米四氧化三铁1～2份，羰基铁0.5～0.8份，纳米三氧化二镧0.5～0.8份，二氧化硅气凝胶1～3份，湿润分散剂0.1～0.3份，重质碳酸钙21～25份，消泡剂0.2～0.4份。
其中，所述的超支化聚酯醇酸树脂较佳的为亚麻油脂肪酸改性超支化聚酯，更佳的通过下述制备方法制得：以双季戊四醇为核、二羟甲基丙酸为单体先制备端羟基超支化聚酯，然后再与亚麻油酸反应，即得。
其中，所述的聚合物乳液较佳的为苯丙乳液。
其中，所述的阳离子嵌段共聚物较佳的为含有甲基丙烯酸甲酯嵌段的阳离子嵌段共聚物，更佳的为甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物，即P(MMA)-b-P(METEA)。本发明再优选采用如下三种嵌段共聚物：P(MMA)20-b-P(METEA)10、P(MMA)20-b-P(METEA)20、P(MMA)20-b-P(METEA)30。
其中，所述的纳米四氧化三铁的粒径较佳的为10～20nm。
其中，所述的纳米三氧化二镧的粒径较佳的为10～20nm。
其中，所述的羰基铁与所述的纳米三氧化二镧的质量比较佳的为1∶1。
其中，所述的消泡剂较佳的为消泡剂CF-16。
其中，所述的湿润分散剂较佳的为分散剂SN-5040。
其中，较佳的，所述的二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m.K)。
其中，所述的氧化石墨烯可为本领域常规使用的氧化石墨烯，一般是指石墨(Graphite)经过HUMMMERS法氧化之后得到的氧化石墨，再用超声波分散，使得氧化石墨片层剥离即得。
本发明在涂料中通过添加阳离子嵌段共聚物与超支化聚酯醇酸树脂的协同作用，形成大分子的空间网络，尤其是形成含有氢键的复合涂料，提高了涂膜的耐水性和耐擦洗性，同时涂膜的附着力和耐人工老化性能均得到大幅度的提高；通过加入的纳米四氧化三铁、纳米三氧化二镧与羰基铁的协同作用提升了涂料的电磁屏蔽性能，尤其是其以上述大分子空间网络为载体，由此形成的防电磁辐射效果更加明显，且比一般的金属屏蔽材料的吸收频带更宽。
本发明还提供了上述生物磁纳米涂料的制备方法，其包括下述步骤：
在搅拌器中加入聚合物乳液、超支化聚酯醇酸树脂、阳离子嵌段共聚物、乙二醇丁醚、湿润分散剂，搅拌均匀后再加入氧化石墨烯、纳米四氧化三铁、羰基铁、纳米三氧化二镧、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀即可。
本发明取得的积极进步效果：本发明的生物磁纳米涂料是一种具有优异耐水性能、耐洗刷性能的环保涂料，长期暴露在空气中不开裂、不脱落，且可以屏蔽外界电磁信号，增强受保护对象的抗干扰能力；具有良好的防电磁辐射功能，降低环境电磁污染；该涂料比一般金属屏蔽材料的吸收频带更宽。
具体实施方式
下面结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
超支化聚酯醇酸树脂通过下述制备方法制得：以双季戊四醇为核、二羟甲基丙酸为单体先制备端羟基超支化聚酯，然后再与亚麻油酸反应，即得；具体参见文献SYNTHESISAND CHARACTERIZATION OF HYPERBRANCHED AND AIR DRYING FATTY ACID BASED RESINS，ERHAN BAT，A THESIS SUBMITTED TO THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIEDSCIENCES OF THE MIDDLE EAST TECHNICAL UNIVERSITY，2005。
氧化石墨烯通过下述方法制得：石墨(Graphite)经过HUMMMERS法氧化之后得到的氧化石墨，再用超声波分散，使得氧化石墨片层剥离即得。
实施例1
原料配方如下表所示：
其中，聚合物乳液为苯丙乳液；阳离子嵌段共聚物为P(MMA)20-b-P(METEA)10；纳米四氧化三铁的粒径为10～20nm；纳米三氧化二镧的粒径为10～20nm；消泡剂为消泡剂CF-16；湿润分散剂为分散剂SN-5040；二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m.K)。
制备方法：在搅拌器中加入聚合物乳液、超支化聚酯醇酸树脂、阳离子嵌段共聚物、乙二醇丁醚、湿润分散剂，搅拌均匀后再加入氧化石墨烯、纳米四氧化三铁、羰基铁、纳米三氧化二镧、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀即可。
本实施例得到的涂料的性能如下表所示：
当涂层厚度为10μm时，在40Hz～40GHz频率范围内，屏蔽效能均可达50～55dB。
实施例2
原料配方如下表所示：
序号 材料名称 重量份数
1 聚合物乳液 25
2 超支化聚酯醇酸树脂 8
3 氧化石墨烯 2
4 阳离子嵌段共聚物 7
5 乙二醇丁醚 20
6 纳米四氧化三铁 2
7 羰基铁 0.6
8 纳米三氧化二镧 0.6
9 二氧化硅气凝胶 2
10 湿润分散剂 0.2
11 重质碳酸钙 24
12 消泡剂 0.3
其中，聚合物乳液为苯丙乳液；阳离子嵌段共聚物为P(MMA)20-b-P(METEA)20；纳米四氧化三铁的粒径为10～20nm；纳米三氧化二镧的粒径为10～20nm；消泡剂为消泡剂CF-16；湿润分散剂为分散剂SN-5040；二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m.K)。
制备方法：在搅拌器中加入聚合物乳液、超支化聚酯醇酸树脂、阳离子嵌段共聚物、乙二醇丁醚、湿润分散剂，搅拌均匀后再加入氧化石墨烯、纳米四氧化三铁、羰基铁、纳米三氧化二镧、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀即可。
本实施例得到的涂料的性能如下表所示：
当涂层厚度为10μm时，在40Hz～40GHz频率范围内，屏蔽效能均可达54～58dB。
实施例3
原料配方如下表所示：
其中，聚合物乳液为苯丙乳液；阳离子嵌段共聚物为P(MMA)20-b-P(METEA)30；纳米四氧化三铁的粒径为10～20nm；纳米三氧化二镧的粒径为10～20nm；消泡剂为消泡剂CF-16；湿润分散剂为分散剂SN-5040；二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m.K)。
制备方法：在搅拌器中加入聚合物乳液、超支化聚酯醇酸树脂、阳离子嵌段共聚物、乙二醇丁醚、湿润分散剂，搅拌均匀后再加入氧化石墨烯、纳米四氧化三铁、羰基铁、纳米三氧化二镧、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀即可。
本实施例得到的涂料的性能如下表所示：
当涂层厚度为10μm时，在40Hz～40GHz频率范围内，屏蔽效能均可达57～59dB。
显然，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的产品、方法及其核心思想。应当指出，对于所述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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物磁纳米涂料，其原料按重量份包括：聚合物乳液15～30份，超支化聚酯醇酸树脂7～10份，氧化石墨烯1～2份，阳离子嵌段共聚物5～8份，乙二醇丁醚10～25份，纳米四氧化三铁1～2份，羰基铁0.5～0.8份，纳米三氧化二镧0.5～0.8份，二氧化硅气凝胶1～3份，湿润分散剂0.1～0.3份，重质碳酸钙21～25份，消泡剂0.2～0.4份。
2.如权利要求1所述的生物磁纳米涂料，其特征在于，所述的生物磁纳米涂料的原料按重量份由下述组分组成：聚合物乳液15～30份，超支化聚酯醇酸树脂7～10份，氧化石墨烯1～2份，阳离子嵌段共聚物5～8份，乙二醇丁醚10～25份，纳米四氧化三铁1～2份，羰基铁0.5～0.8份，纳米三氧化二镧0.5～0.8份，二氧化硅气凝胶1～3份，湿润分散剂0.1～0.3份，重质碳酸钙21～25份，消泡剂0.2～0.4份。
3.如权利要求1所述的生物磁纳米涂料，其特征在于，所述的超支化聚酯醇酸树脂为亚麻油脂肪酸改性超支化聚酯，较佳的通过下述制备方法制得：以双季戊四醇为核、二羟甲基丙酸为单体先制备端羟基超支化聚酯，然后再与亚麻油酸反应，即得。
4.如权利要求1所述的生物磁纳米涂料，其特征在于，所述的聚合物乳液为苯丙乳液。
5.如权利要求1所述的生物磁纳米涂料，其特征在于，所述的阳离子嵌段共聚物为含有甲基丙烯酸甲酯嵌段的阳离子嵌段共聚物，较佳的为甲基丙烯酸甲酯-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]三甲基氯化铵嵌段聚合物。
6.如权利要求1所述的生物磁纳米涂料，其特征在于，所述的纳米四氧化三铁的粒径为10～20nm。
7.如权利要求1所述的生物磁纳米涂料，其特征在于，所述的纳米三氧化二镧的粒径为10～20nm。
8.如权利要求1所述的生物磁纳米涂料，其特征在于，所述的羰基铁与所述的纳米三氧化二镧的质量比为1∶1。
9.如权利要求1所述的生物磁纳米涂料，其特征在于，所述的消泡剂为消泡剂CF-16；
所述的湿润分散剂为分散剂SN-5040；
所述的二氧化硅气凝胶的孔径尺寸为80～100nm，孔隙率为90％～94％，干密度40～100kg/m3，导热系数为0.010～0.025W/(m.K)。
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的生物磁纳米涂料的制备方法，其包括下述步骤：在搅拌器中加入聚合物乳液、超支化聚酯醇酸树脂、阳离子嵌段共聚物、乙二醇丁醚、湿润分散剂，搅拌均匀后再加入氧化石墨烯、纳米四氧化三铁、羰基铁、纳米三氧化二镧、二氧化硅气凝胶、重质碳酸钙、消泡剂，经搅拌均匀即可。
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