CN109575783A - 一种抗静电防辐射新型环保涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗静电防辐射新型环保涂料，按重量份计，其基本配方是：石墨烯改性水性聚氨酯‑环氧树脂45.0～62.0份、纳米稀土邻二氮菲配合物3.0～5.0份、二茂铁0.5～1.5份、填料10.0～28.0份、二丙二醇甲醚2.5～4.5份、助剂4.0～8.0份、去离子水10.0～20.0份；本发明制得的抗静电防辐射新型环保涂料具有良好的附着力、耐腐蚀、耐水性、耐碱性、抗静电、高硬度、防辐射、贮存稳定性好等特点。

Description

一种抗静电防辐射新型环保涂料

技术领域

本发明涉及一种环保涂料，更涉及一种抗静电防辐射新型环保涂料，属于水性功能涂料技术领域。

背景技术

随着科技发展，电子设备逐渐应用到各行各业，它们在为人类带来巨大的便利的同时，也有着一些令人担忧的方面，我们的生活和工作空间被形形色色的电子或电气设备包围。这些设备在使用过程中会产生电磁辐射，这些电磁辐射是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成，而该能量是由电荷移动所产生的；电磁辐射对人体健康会造成影响，电磁辐射的强度过高，可能会诱发心血管疾病和精神问题；尤其对于孕妇和儿童的生理健康影响。

据了解，传统的辐射防护材料在应用时会产生如下缺陷：一、防护效果差；二、粉刷层厚，为达到防护的效果，粉刷层的厚度通常达到20mm以上，增加了施工难度，并且，粉刷层过厚，不透气，将会导致龟裂或脱落，耐久性差；三、粉刷层不均匀，易出现针孔、气泡、发白、失光等现象。四、有些防护涂料为克服上述缺陷，会采取在硫酸钡或者重晶石粉末内加入大量的铅，这样不仅增大了成本，而且有毒，使空气中铅含量增加，且会造成散射线，对人体健康影响极大。

中国专利CN105820604A公开了一种环保型防辐射涂料，其由硫酸钡或重晶石为主料、以金属铁或其衍生物、铜或其衍生物、锡或其衍生物、铋或其衍生物、钨或其衍生物和稀土元素或其衍生物的混合粉为辅料，且以高分子胶粉为粘接剂。提供的环保型防辐射涂料具有防辐射性能好，能吸收散射线；粉刷层薄，不会龟裂、脱落；不含铅，环保无毒、施工方便等优势，可取代铅板做新型射线防护材料，具有很大市场前景。

中国专利CN105399400A公开了一种具备抗电磁辐射及抗静电功能的新型涂料，其特征在于，其组分包括：85％的环保涂料、10％的碳纳米管、1.5％的多肽分子和3.5％的导电云母粉，所述导电云母粉是以湿法白云母为基质，采用纳米技术，通过表面处理、半导体掺杂处理，使其基质表面形成导电性氧化层；该发明解决了传统制备工艺所制造出的涂料不具备抗静电及抗静电及抗辐射的双重效果。

中国专利CN108559400A公开了一种防辐射水性涂料，包括以下重量份的组分：水性净味防辐射乳液45～60份、纤维素0.1～0.3份、润湿剂0.1～0.3份、去离子水10～20份、胺中和剂0.1～0.3份、消泡剂0.2～0.6份、多磷酸盐0.2～0.4份、流平剂0.3～0.8份、防冻剂10～15份、成膜助剂10～15份、颜填料15.3～25份、硫酸钡粉5～10份、硅藻土3～5份和增稠剂0.3～0.5份。本发明的防辐射水性涂料，无污染，绿色环保，具有良好的防辐射效果。

目前现有的涂料虽然已经在不断发展，但是其综合性能普遍不高，上述发明防静电、阻隔电磁波性能不持久，也不具有很好的防腐蚀、耐化学性能。针对现有技术存在的上述问题，开发一种持久性好、多功能的抗静电防辐射新型环保涂料显得尤为重要。

发明内容

石墨烯其特殊的结构决定了它具有丰富而新奇的物理性质。石墨烯为目前世上电阻率最小的材料，其片状结构在二维平面上容易接触形成导电网络。与传统材料相比，石墨烯可以突破原有的局限，成为高效的新型屏蔽剂，满足屏蔽材料对“薄、轻、宽、高”的要求。

稀土具有较大的原子半径，其具有优良的光电磁等物理特性，能有效的吸收电磁波等而实现电子跃迁，是一种很好的防辐射材料。

本发明的目的旨在提供一种抗静电防辐射新型环保涂料。

本发明的另一目的旨在提供一种抗静电防辐射新型环保涂料的配制方法。

为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：按重量份计，其基本配方是：石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂45.0～62.0份、纳米稀土邻二氮菲配合物3.0～5.0份、二茂铁0.5～1.5份、填料10.0～28.0份、二丙二醇甲醚2.5～4.5份、助剂4.0～8.0份、去离子水10.0～20.0份。

所述一种石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂，按重量份计，其组成为：多异氰酸酯8.0～20.0份、多元醇2.0～6.0份、多元胺类扩链剂0.5～2.0份、低聚物聚醚多元醇4.0～10.0份、二羟甲基丙酸1.5～4.5份、环氧树脂4.0～15.0份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1份、石墨烯0.5～2.5份、丙酮4.0～10.0份、中和剂1.0～3.0份、蒸馏水48.0～68.0份。

所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、三羟甲基丙烷、甘油、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一种或几种组合。

所述的低聚物聚醚多元醇为分子量在1000～4000之间的聚四氢呋喃醚二醇、聚醚二元醇中的一种或两种的组合。

所述的石墨烯为羟基氧化石墨烯，由Hummers法、Staudemaier法、电化学法或Brodie法制备；进一步地，为Hummers法制备的氧化石墨烯。

所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或几种的组合。

所述的多元胺类扩链剂为乙二胺、酰肼、水合肼中的一种或几种的组合。

所述的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种的组合。

所述的纳米稀土邻二氮菲配合物为纳米钕邻二氮菲配合物、纳米铕邻二氮菲配合物、纳米钆邻二氮菲配合物、纳米钐邻二氮菲配合物中的一种或几种的组合。

所述的填料为云母粉、滑石粉、硫酸钡、膨润土、高岭土、碳酸钙、钛白粉中的一种或几种的组合。

所述的助剂为成膜助剂、丙二醇、流平剂、润湿剂、消泡剂、分散剂、增稠防沉剂、多功能助剂中的一种或几种的组合。

所述的一种石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂，其制备工艺如下：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入多元醇、低聚物聚醚多元醇、二羟甲基丙酸，加热升温至100℃～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至70℃～75℃，抽真空，通入氮气泄压，加入环氧树脂、石墨烯，滴加多异氰酸酯，0.5～1h滴加完成。然后滴加配方量二月桂酸二丁基锡，升温至80℃～82℃反应2～2.5h，视体系粘度补充丙酮，测定NCO值，当其与设计值一致为止；

c、继续搅拌将温度降至35℃以下，缓慢滴加中和剂，继续搅拌反应10～20min，加入计算量10℃～20℃的蒸馏水，继续搅拌反应分散15min，在搅拌条件下加入多元胺类扩链剂，高速搅拌分散1h，然后低速搅拌分散0.5h，脱丙酮，即得石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂。

本发明所述的石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂，基于申请的发明专利“一种石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂及其制备方法”，并作了详细描述。

本发明提供一种多功能的抗静电防辐射新型环保涂料。本发明制得的抗静电防辐射新型环保涂料具有良好的附着力、耐腐蚀、耐水性、耐碱性、抗静电、高硬度、防辐射、贮存稳定性好等特点。

具体实施方式

本发明结合以下实例对抗静电防辐射新型环保涂料及其制备方法做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

实施例1

一种石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂X，其制备工艺如下：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量百分比依次加入新戊二醇2.2份、三羟甲基丙烷1.2份、聚醚二元醇6.5份、二羟甲基丙酸2.4份，加热升温至100℃～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至70℃～75℃，抽真空，通入氮气泄压，加入石墨烯1.6份、环氧树脂9.0份，滴加甲苯二异氰酸酯14.0份，0.5～1h滴加完成。然后滴加配方量二月桂酸二丁基锡0.05份，升温至80～82℃反应2～2.5h，视体系粘度补充丙酮6.5份，测定NCO值，当其与设计值一致为止；

c、继续搅拌将温度降至35℃以下，缓慢滴加中和剂三乙胺2.0份，继续搅拌反应10～20min，加入计算量10℃～20℃的蒸馏水52.95份，继续搅拌反应分散15min，在搅拌条件下加入乙二胺1.6份，高速搅拌分散1h，然后低速搅拌分散0.5h，脱丙酮，即得石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂X。

实施例2

一种石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂Y，其制备工艺如下：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入丁二醇2.5份、甘油1.5份、聚四氢呋喃醚二醇7.0份、二羟甲基丙酸2.8份，加热升温至100℃～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至70℃～75℃，抽真空，通入氮气泄压，加入石墨烯1.5份、环氧树脂4.0份，滴加异佛尔酮二异氰酸酯16.0份，0.5～1h滴加完成。然后滴加配方量二月桂酸二丁基锡0.05份，升温至80～82℃反应2～2.5h，视体系粘度补充丙酮6.0份，测定NCO值，当其与设计值一致为止；

c、继续搅拌将温度降至35℃以下，缓慢滴加中和剂三乙胺2.1份，继续搅拌反应10～20min，加入计算量10℃～20℃的蒸馏水55.55份，继续搅拌反应分散15min，在搅拌条件下加入乙二胺1.0份，高速搅拌分散1h，然后低速搅拌分散0.5h，脱丙酮，即得石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂Y。

实施例3

一种抗静电防辐射新型环保涂料，按重量份计，其组成为：石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂X 55.0份、纳米钕邻二氮菲配合物3.5份、二茂铁0.9份、二丙二醇甲醚3.5份、云母粉6.5份、滑石粉8.0份、成膜助剂4.5份、流平剂0.3份、润湿剂0.3份、消泡剂0.3份、分散剂0.8份、增稠防沉剂0.2份、多功能助剂0.5份、去离子水15.7份。

实施例4

一种抗静电防辐射新型环保涂料，按重量份计，其组成为：石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂Y 60.0份、纳米钆邻二氮菲配合物4.0份、二茂铁1.0份、二丙二醇甲醚4.0份、钛白粉12.0份、成膜助剂4.5份、流平剂0.3份、润湿剂0.2份、消泡剂0.4份、分散剂1.0份、增稠防沉剂0.2份、多功能助剂0.5份、去离子水11.9份。

按照相关标准，对本发明的实施例与常规环保聚氨酯涂料进行对比，检测的性能指标如表1所示。

表1实施例与常规环保聚氨酯涂料性能对比

检测项目	实施例	对比例
			容器中状态	均匀、无硬块	均匀、无硬块
耐水性	960h正常	240h正常
			附着力	0级	1级
冻融稳定性	通过	少许凝结
			耐湿热性	正常	漆膜变色
耐盐雾性	800h	240h
			耐冲击性	正常	漆膜开裂
耐人工老化性	800h	240h
			贮存稳定性50±2℃/30d	优秀	少许凝结
耐碱性（50g/L NaOH）	960h	120h
			耐酸性（50g/L H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>）	960h	120h
X射线吸收率	92%	15%
			防辐射	良好	差
抗静电	良好	差

由表1可以看出本发明实施例样品的耐水性、耐盐雾性、耐人工老化性、耐碱性、X射线吸收率、抗静电、防辐射、耐酸性等性能远远超过常规环保聚氨酯涂料。

尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (11)

1.一种抗静电防辐射新型环保涂料，其特征在于：所述的抗静电防辐射新型环保涂料，按重量份计，其基本配方是：石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂45.0～62.0份、纳米稀土邻二氮菲配合物3.0～5.0份、二茂铁0.5～1.5份、填料10.0～28.0份、二丙二醇甲醚2.5～4.5份、助剂4.0～8.0份、去离子水10.0～20.0份；

其中，所述一种石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂，按重量份计，其组成为：多异氰酸酯8.0～20.0份、多元醇2.0～6.0份、多元胺类扩链剂0.5～2.0份、低聚物聚醚多元醇4.0～10.0份、二羟甲基丙酸1.5～4.5份、环氧树脂4.0～15.0份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1份、石墨烯0.5～2.5份、丙酮4.0～10.0份、中和剂1.0～3.0份、蒸馏水48.0～68.0份。

2.如权利要求1所述的一种抗静电防辐射新型环保涂料，其特征在于：所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、三羟甲基丙烷、甘油、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一种或几种组合。

3.如权利要求1所述的一种抗静电防辐射新型环保涂料，其特征在于：所述的低聚物聚醚多元醇为分子量在1000～4000之间的聚四氢呋喃醚二醇、聚醚二元醇中的一种或两种的组合。

4.如权利要求1所述的一种抗静电防辐射新型环保涂料，其特征在于：所述的石墨烯为羟基氧化石墨烯，由Hummers法、Staudemaier法、电化学法或Brodie法制备；进一步地，为Hummers法制备的氧化石墨烯。

5.如权利要求1所述的一种抗静电防辐射新型环保涂料，其特征在于：所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或几种的组合。

6.如权利要求1所述的一种抗静电防辐射新型环保涂料，其特征在于：所述的多元胺类扩链剂为乙二胺、酰肼、水合肼中的一种或几种的组合。

7.如权利要求1所述的一种抗静电防辐射新型环保涂料，其特征在于：所述的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种的组合。

8.如权利要求1所述的一种抗静电防辐射新型环保涂料，其特征在于：所述的纳米稀土邻二氮菲配合物为纳米钕邻二氮菲配合物、纳米铕邻二氮菲配合物、纳米钆邻二氮菲配合物、纳米钐邻二氮菲配合物中的一种或几种的组合。

9.如权利要求1所述的一种抗静电防辐射新型环保涂料，其特征在于：所述的填料为云母粉、滑石粉、硫酸钡、膨润土、高岭土、碳酸钙、钛白粉中的一种或几种的组合。

10.如权利要求1所述的一种抗静电防辐射新型环保涂料，其特征在于：所述的助剂为成膜助剂、丙二醇、流平剂、润湿剂、消泡剂、分散剂、增稠防沉剂、多功能助剂中的一种或几种的组合。

11.如权利要求1所述的石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂，其特征在于：所述的制备方法，其制备工艺如下：

A、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量份依次加入多元醇、低聚物聚醚多元醇、二羟甲基丙酸，加热升温至100℃～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；

B、降温至70℃～75℃，抽真空，通入氮气泄压，加入环氧树脂、石墨烯，滴加多异氰酸酯，0.5～1h滴加完成；然后滴加配方量二月桂酸二丁基锡，升温至80℃～82℃反应2～2.5h，视体系粘度补充丙酮，测定NCO值，当其与设计值一致为止；

C、继续搅拌将温度降至35℃以下，缓慢滴加中和剂，继续搅拌反应10～20min，加入计算量10℃～20℃的蒸馏水，继续搅拌反应分散15min，在搅拌条件下加入多元胺类扩链剂，高速搅拌分散1h，然后低速搅拌分散0.5h，脱丙酮，即得石墨烯改性水性聚氨酯-环氧树脂。