CN107805414A - 一种石墨烯耐磨耐热涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种石墨烯耐磨耐热涂料，由以下重量份数配比：纳米二氧化钛3~5份、水泥40~50份、碳酸钙10~15份、氧化铁红6~8份、气相二氧化硅0.5~2份、石墨烯粉末2~4份、表面活性剂0.1~1份、消泡剂0.01~0.1份、杀菌防霉剂0.02～0.1份和水30‑90份。以纳米二氧化钛、水泥、氧化铁红和石墨烯粉末为原料，配以其他辅料，制备得到一种新型石墨烯耐磨耐热涂料，该涂料不仅具有优异的遮盖力、附着力和优秀的耐水性、耐化学性、耐磨损性和耐热性，不会产生静电现象，是一种安全环保的涂料。且本发明的石墨烯耐磨耐热涂料具有防霉抗菌的功效，本发明的涂料使用安全环保，制备工艺简单易于推广，制备成本低。

Description

一种石墨烯耐磨耐热涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种涂料，更具体地，涉及一种石墨烯耐磨耐热涂料及其制备 方法和应用。
背景技术
涂料，在中国传统名称为油漆。所谓涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体 表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液 为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的 粘稠液体。
目前，公知的涂料在建筑、车辆、军事、装饰、船舶行业用量大，与人们 的生活息息相关，但绝大多数涂料本身没有抗菌功能，更不能发射负离子等对 人体有益的健康物质，因此使用于医院、厨房、卫生间及各种公共场所的涂料， 其表面容易磨损且耐热性能不足。
石墨烯纳米技术，是一门涉及的领域很广且综合性非常高的学科；阻燃技 术，是阻止易燃材料继续燃烧或蔓延的学科。因此将石墨稀应用在涂料中制备 石墨烯耐磨耐热涂料具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种石墨烯耐磨耐热涂 料及其制备方法和应用，以纳米二氧化钛、水泥、氧化铁红和石墨烯粉末为原 料，配以其他辅料，制备得到一种新型石墨烯耐磨耐热涂料，该涂料的石墨烯 会在涂料中形成纳米网状架构，使涂料具有坚实性和牢固的骨架，防火涂料的 附着力更加牢固，更具有超耐久性，使得防火涂料耐擦洗，抗裂纹；同时对损 坏涂层中的大气侵蚀因素形成一道不可逾越的屏障，在极端条件下，依然可以 发挥其优良的性能，不会产生龟裂。
且本发明的石墨烯耐磨耐热涂料具有防霉抗菌的功效，易于推广使用。
本发明的另一目的在于公开石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法及应用。
本发明提供一种石墨烯耐磨耐热涂料，由以下重量份数配比：纳米二氧化 钛3～5份、水泥40～50份、碳酸钙10～15份、氧化铁红6～8份、气相二氧化硅 0.5～2份、石墨烯粉末2～4份、表面活性剂0.1-1份、消泡剂0.01-0.1份、杀菌 防霉剂0.02～0.1份和水30～90份。
进一步优选地，由以下重量份数配比：纳米二氧化钛4份、水泥42份、碳 酸钙15份、氧化铁红7份、气相二氧化硅1份、石墨烯粉末2份、表面活性剂 0.5份、消泡剂0.05份、杀菌防霉剂0.05份和水50份。
进一步地，所述表面活性剂为为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂， 阴离子表面活性剂为聚硅氧烷、LAS的任意一种；所述非离子表面活性剂为 CF-10、AEO-9的任意一种。
进一步地，所述消泡剂为聚丙烯酸钠、非硅酮有机酯碳氢化合物的至少一 种。
进一步地，所述杀菌防腐剂为5-氯-2-甲苯-4-异噻唑啉-3-酮。
进一步地，所述纳米二氧化钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅、 石墨烯粉末均为粉末状，粒径为20～40微米。
本发明的另一目的在于公开上述石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法，包括以 下步骤：
S1.将上述粒径的纳米二氧化钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅 进行混合制得混合物料，搅拌均匀；备用；
S2.将表面活性剂、杀菌防腐剂、溶于去离子水中，搅拌至均一透明；
S3.将S1所述的混合物料溶于步骤S2中，将石墨烯粉末、消泡剂依次加 入其中，搅拌10～30min。
本发明的另一目的在于公开上述石墨烯耐磨耐热涂料的用途，用于墙内乳 胶漆或耐热墙漆。
本发明将石墨烯添加在涂料中形成纳米网状架构，该涂料的石墨烯会在涂 料中形成纳米网状架构，使涂料具有坚实性和牢固的骨架，防火涂料的附着力 更加牢固，更具有超耐久性，使得防火涂料耐擦洗，抗裂纹；同时对损坏涂层 中的大气侵蚀因素形成一道不可逾越的屏障，在极端条件下，依然可以发挥其 优良的性能，不会产生龟裂。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明公开的石墨烯耐磨耐热涂料选用常见的工业原料，通过科学地配比， 得到的涂料不仅具有优异的遮盖力、附着力和优秀的耐水性、耐化学性、耐磨 损性和耐热性，不会产生静电现象，是一种安全环保的涂料。
且本发明的石墨烯耐磨耐热涂料具有防霉抗菌的功效，易于推广使用。
本发明的涂料使用安全环保，制备工艺简单易于推广，制备成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。除非特别说明，本发明实施 例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得 到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专 业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。
实施例1
(1)石墨烯耐磨耐热涂料
本实施例的石墨烯耐磨耐热涂料，由以下重量份数配比：纳米二氧化钛3 份、水泥40份、碳酸钙15份、氧化铁红6份、气相二氧化硅2份、石墨烯粉 末4份、表面活性剂1份、消泡剂0.01份、杀菌防霉剂0.02份和水30份。
其中，表面活性剂为选阴离子表面活性剂聚硅氧烷，消泡剂为聚丙烯酸钠， 杀菌防腐剂为5-氯-2-甲苯-4-异噻唑啉-3-酮，消泡剂为非硅酮有机酯碳氢化合 物；纳米二氧化钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅、石墨烯粉末均 为粉末状，粒径为20微米。
(2)石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法
本实施例的石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将上述粒径的纳米二氧化钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅 进行混合制得混合物料，搅拌均匀；备用；
S2.将表面活性剂、杀菌防腐剂、溶于去离子水中，搅拌至均一透明；
S3.将S1所述的混合物料溶于步骤S2中，将石墨烯粉末、消泡剂依次加 入其中，搅拌10min。
实施例2
(1)石墨烯耐磨耐热涂料
本实施例的石墨烯耐磨耐热涂料，由以下重量份数配比：纳米二氧化钛5 份、水泥50份、碳酸钙10份、氧化铁红8份、气相二氧化硅0.5份、石墨烯粉 末2份、表面活性剂0.1份、消泡剂0.1份、杀菌防霉剂0.1份和水90份。
其中，表面活性剂为选阴离子表面活性剂聚硅氧烷，消泡剂为LAS，杀菌 防腐剂为5-氯-2-甲苯-4-异噻唑啉-3-酮，消泡剂为聚丙烯酸钠；纳米二氧化钛、 水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅、石墨烯粉末均为粉末状，粒径为40 微米。
(2)石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法
本实施例的石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将上述粒径的纳米二氧化钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅 进行混合制得混合物料，搅拌均匀；备用；
S2.将表面活性剂、杀菌防腐剂、溶于去离子水中，搅拌至均一透明；
S3.将S1所述的混合物料溶于步骤S2中，将石墨烯粉末、消泡剂依次加 入其中，搅拌30min。
实施例3
(1)石墨烯耐磨耐热涂料
本实施例的石墨烯耐磨耐热涂料，由以下重量份数配比：纳米二氧化钛4 份、水泥42份、碳酸钙15份、氧化铁红7份、气相二氧化硅1份、石墨烯粉 末2份、表面活性剂0.5份、消泡剂0.05份、杀菌防霉剂0.05份和水50份。
其中，表面活性剂为选阴离子表面活性剂聚硅氧烷，消泡剂为CF～10，杀 菌防腐剂为5-氯-2-甲苯-4-异噻唑啉-3-酮，消泡剂为聚丙烯酸钠；纳米二氧化 钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅、石墨烯粉末均为粉末状，粒径 为30微米。
(2)石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法
本实施例的石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将上述粒径的纳米二氧化钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅 进行混合制得混合物料，搅拌均匀；备用；
S2.将表面活性剂、杀菌防腐剂、溶于去离子水中，搅拌至均一透明；
S3.将S1所述的混合物料溶于步骤S2中，将石墨烯粉末、消泡剂依次加 入其中，搅拌30min。
实施例4
(1)石墨烯耐磨耐热涂料
本实施例的石墨烯耐磨耐热涂料，由以下重量份数配比：纳米二氧化钛3 份、水泥40份、碳酸钙15份、氧化铁红7份、气相二氧化硅1份、石墨烯粉 末2份、表面活性剂0.5份、消泡剂0.05份、杀菌防霉剂0.05份和水60份。
其中，表面活性剂为选阴离子表面活性剂聚硅氧烷，消泡剂为CF-10，杀菌 防腐剂为5-氯-2-甲苯-4-异噻唑啉-3-酮，消泡剂为非硅酮有机酯碳氢化合物； 纳米二氧化钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅、石墨烯粉末均为粉 末状，粒径为30微米。
(2)石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法
本实施例的石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将上述粒径的纳米二氧化钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅 进行混合制得混合物料，搅拌均匀；备用；
S2.将表面活性剂、杀菌防腐剂、溶于去离子水中，搅拌至均一透明；
S3.将S1所述的混合物料溶于步骤S2中，将石墨烯粉末、消泡剂依次加 入其中，搅拌30min。
将实施例1～实施例4制备得到的石墨烯耐磨耐热涂料进行强度测试和耐火 测试，其结果见表1。
由实施例1～实施例4制备得到的石墨烯耐磨耐热涂料用于墙内乳胶漆或耐 热墙漆。
表1
强度(MPa) 耐火时间(h)
实施例1 79.5 3.0
实施例2 80.3 2.9
实施例3 82.5 3.5
实施例4 78.6 3.3

Claims (8)

1.一种石墨烯耐磨耐热涂料，其特征在于，由以下重量份数配比：纳米二氧化钛3~5份、水泥40~50份、碳酸钙10~15份、氧化铁红6~8份、气相二氧化硅0.5~2份、石墨烯粉末2~4份、表面活性剂0.1~1份、消泡剂0.01~0.1份、杀菌防霉剂0.02～0.1份和水30~90份。
2.根据权利要求1所述石墨烯耐磨耐热涂料，其特征在于，由以下重量份数配比：纳米二氧化钛4份、水泥42份、碳酸钙15份、氧化铁红7份、气相二氧化硅1份、石墨烯粉末2份、表面活性剂0.5份、消泡剂0.05份、杀菌防霉剂0.05份和水50份。
3.根据权利要求1所述石墨烯耐磨耐热涂料，其特征在于，所述表面活性剂为选阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，阴离子表面活性剂为聚硅氧烷、LAS的任意一种；所述非离子表面活性剂为CF-10、AEO-9的任意一种。
4.根据权利要求1所述石墨烯耐磨耐热涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚丙烯酸钠、非硅酮有机酯碳氢化合物的至少一种。
5.根据权利要求1所述石墨烯耐磨耐热涂料，其特征在于，所述杀菌防腐剂为5-氯-2-甲苯-4-异噻唑啉-3-酮。
6.根据权利要求1所述石墨烯耐磨耐热涂料，其特征在于，所述纳米二氧化钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅、石墨烯粉末均为粉末状，粒径为20~40微米。
7.一种根据权利要求1~6任意一项所述石墨烯耐磨耐热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将上述粒径的纳米二氧化钛、水泥、碳酸钙、氧化铁红、气相二氧化硅进行混合制得混合物料，搅拌均匀；备用；
S2. 将表面活性剂、杀菌防腐剂、溶于去离子水中，搅拌至均一透明；
S3. 将S1所述的混合物料溶于步骤S2中，将石墨烯粉末、消泡剂依次加入其中，搅拌10~30min。
8.根据权利要求1~7任意一项所述石墨烯耐磨耐热涂料用于墙内乳胶漆或耐热墙漆。
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