CN110028828B - 高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制备方法 - Google Patents

高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110028828B
CN110028828B CN201910266832.0A CN201910266832A CN110028828B CN 110028828 B CN110028828 B CN 110028828B CN 201910266832 A CN201910266832 A CN 201910266832A CN 110028828 B CN110028828 B CN 110028828B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dry powder
composite dry
graphene composite
graphene
volatilization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910266832.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110028828A (zh
Inventor
杨修宝
郑雅轩
刘天祥
成涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SIXTH ELEMENT (CHANGZHOU) MATERIALS TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
SIXTH ELEMENT (CHANGZHOU) MATERIALS TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SIXTH ELEMENT (CHANGZHOU) MATERIALS TECHNOLOGY CO LTD filed Critical SIXTH ELEMENT (CHANGZHOU) MATERIALS TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN201910266832.0A priority Critical patent/CN110028828B/zh
Publication of CN110028828A publication Critical patent/CN110028828A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110028828B publication Critical patent/CN110028828B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44Carbon
    • C09C1/46Graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • C09C3/041Grinding
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08Anti-corrosive paints
    • C09D5/10Anti-corrosive paints containing metal dust
    • C09D5/106Anti-corrosive paints containing metal dust containing Zn
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/22Rheological behaviour as dispersion, e.g. viscosity, sedimentation stability
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0856Iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0881Titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0893Zinc

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明提供一种高固含量的石墨烯复合干粉及其制备方法、环氧富锌涂料及其制备方法。所述高固含量的石墨烯复合干粉包括石墨烯、分散剂、稳定剂和低挥发速率溶剂,石墨烯含量为10wt%‑40wt%。所述环氧富锌涂料包括环氧树脂、膨润土、锌粉、铁钛粉、所述高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇。本发明提供的高固含量的石墨烯复合干粉石墨烯含量高、便于存储,分散性能好,简单搅拌即可分散均匀。

Description

高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制 备方法
技术领域
本发明属于纳米材料领域,涉及一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法、制备工艺和应用,该方法和工艺适合高固含量的石墨烯复合干粉的生产。
背景技术
石墨烯作为一种新型材料有很多优越性能,如强度高、导电性好、高比表面积、优良的热传导性等;因而在高性能纳米电子器件、场发射材料、储量以及传感器等领域有潜在的应用价值。然而,由于石墨烯的高比表面积,石墨烯材料层与层之间存在范德华力,因而容易团聚;在实际应用中,石墨烯材料需要分散在介质中,但是石墨烯材料疏水疏油,且易团聚,从而很难分散于各种介质中,大大限制了其应用。
为解决应用过程中的石墨烯分散困难问题,石墨烯浆料应运而生。相比于石墨烯粉体,石墨烯浆料使用方便、易分散,添加到复合材料体系简单搅拌即可分散。目前,浆料的制备方法主要有两种,第一种方法是将石墨烯粉体通过改性、分散剂、研磨等方法分散到溶剂中制成石墨烯浆料;第二种方法是利用机械剥离的方法,直接在液相中将石墨制成石墨烯浆料。
但是由于石墨烯的高比表面积,需要大量溶剂将其润湿。随着石墨烯分散或剥离程度的提高,润湿石墨烯所需要的溶剂也变多,从而导致体系的粘度升高。受限于分散设备的加工粘度上限,石墨烯浆料中的石墨烯含量较低,且质量越高、比表面积越大、层数越低的石墨烯,其制备的浆料中石墨烯含量越低。根据研究Acc.Chem.Res.46,14–22(2013),单层石墨烯分散液极易形成凝胶,浓度阈值为1mg/mL,即0.1%。实际应用中,由于石墨烯质量不一、层数较多,且引入分散剂、改性等手段,石墨烯浆料的石墨烯含量一般在1%-10%之间。这种低石墨烯含量的浆料,在使用过程中会引入大量溶剂,严重限制了其在塑料、无溶剂涂料等领域的应用,而且与我国当前的环保政策背道而驰。
背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术,并不当然代表本领域的现有技术。
发明内容
针对现有技术存在问题中的一个或多个,本发明提供一种二步法制备高固含量的石墨烯复合干粉的方法,制备出石墨烯含量为10wt%-40wt%的高固含量的石墨烯复合干粉,目的是解决现有技术中溶剂使用量大,不利于在塑料、无溶剂涂料等领域应用的问题。
本发明提供一种高固含量的石墨烯复合干粉,所述复合干粉中含有石墨烯的量为10wt%-40wt%。
优选地,所述复合干粉包括石墨烯、分散剂、稳定剂和低挥发速率溶剂。
高固含量的石墨烯复合干粉中石墨烯的含量非常高,溶剂的含量低,占用空间小,复合干粉呈半固体状态,粘度较高,石墨烯分散均匀,不容易产生沉降和团聚。复合干粉中的溶剂为低挥发速率溶剂,不容易挥发,稳定性高,便于储存和使用,将复合干粉应用于涂料、塑料、橡胶等领域时易分散,简单搅拌即可分散均匀。复合干粉的石墨烯含量为10wt%-40wt%,石墨烯含量越低,溶剂的含量越多,复合干粉的状态接近于“面团”样;石墨烯含量越高,溶剂的含量越低,石墨烯表面将溶剂吸附得更多,复合干粉的状态接近于“干粉”样。选择石墨烯的含量在10wt%-40wt%是因为当复合干粉中石墨烯的含量超过40wt%,复合干粉中的石墨烯发生团聚,无法再重新分散,在后续的涂料、塑料、橡胶等领域的应用方面会使性能变差。
根据本发明的一个方面,所述石墨烯的比表面积为50-400m2/g。
优选地,所述石墨烯为通过化学法或物理法制备而成的石墨烯粉体。
进一步优选地,所述石墨烯为通过氧化还原法制备而成的石墨烯粉体。
根据本发明的一个方面,所述分散剂的含量为10wt%-40wt%。
优选地,所述分散剂包括脂肪酰胺、酸性基团共聚物、丙烯酸酯类或丙烯酸酯类嵌段共聚物中的一种或两种以上的组合。
根据本发明的一个方面,所述稳定剂的含量为0.1wt%-10wt%。
优选地,所述稳定剂包括改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液、改性氢化蓖麻油、膨润土、钛酸酯偶联剂、聚酰胺蜡或聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合。
进一步优选地,所述稳定剂采用聚酰胺蜡和聚乙烯蜡的组合。
根据本发明的一个方面,所述低挥发速率溶剂的含量为10wt%-80wt%。
优选地,所述低挥发速率溶剂的挥发速率不大于醋酸丁酯挥发速率的20%。
进一步优选地,所述低挥发速率溶剂包括丙二醇丁醚、一缩乙二醇丁醚、一缩丙二醇丁醚、一缩乙二醇乙醚醋酸酯、一缩乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、DBE、二乙二醇丁醚或邻苯二甲酸丁酯中的一种或两种以上的混合溶剂,优选二乙二醇丁醚。
本发明还提供一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,先将石墨烯分散于高挥发速率溶剂中,再将分散有石墨烯的高挥发速率溶剂与低挥发速率溶剂混合,再通过蒸馏分离出高挥发速率溶剂,即可得到高固含量的石墨烯复合干粉。
根据本发明的一个方面,所述高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,包括以下步骤:
S101:将石墨烯、分散剂和稳定剂添加到高挥发速率溶剂中分散搅拌、研磨,得到A溶液;
S102:向A溶液中加入低挥发速率溶剂,分散搅拌,得到B溶液;
S103:蒸馏B溶液,得到高固含量的石墨烯复合干粉。
将石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂混合,通过分散、研磨,将石墨烯均匀分散在高挥发速率溶剂中;再加入低挥发速率溶剂,通过分散,使高挥发速率溶剂和低挥发速率溶剂形成混合溶液,令石墨烯均匀分散在混合溶液中;再通过蒸馏的方式去除高挥发速率溶剂,使得石墨烯分散在低挥发速率溶剂中,形成高固含量的石墨烯复合干粉。低挥发速率溶剂基本不挥发,使石墨烯在复合干粉中的含量升高。
根据本发明的一个方面,S101中,所述石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的质量比为(0.1-20):(0.1-20):(0.001-5):(50-100),优选10:10:0.5:79.5。
根据本发明的一个方面,所述石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的混合溶液的粘度为研磨所采用的研磨设备加工上限粘度的90%。
优选地,所述石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的混合溶液的粘度为500-5000mpa·s。
现有技术中无法制备出含量高的石墨烯浆料是因为石墨烯含量的增高会使浆料的粘度增大,粘度过大会使研磨设备无法研磨。石墨烯在高挥发速率溶剂中的含量不高,但是通过添加少量的低挥发速率溶剂再蒸发高挥发速率溶剂,使同样量的石墨烯在低挥发速率溶剂中的含量比在高挥发速率溶剂中的含量高,从而得到了高固含量的石墨烯复合干粉。
根据本发明的一个方面,所述石墨烯的比表面积为50-400m2/g。
优选地,所述石墨烯为通过化学法或物理法制备而成的石墨烯粉体。
进一步优选地,所述石墨烯为通过氧化还原法制备而成的石墨烯粉体。
根据本发明的一个方面,所述分散剂包括脂肪酰胺、酸性基团共聚物、丙烯酸酯类或丙烯酸酯类嵌段共聚物中的一种或两种以上的组合。
随着溶液中石墨烯的增多,容易团聚,溶液体系的粘度会升高,分散剂的添加能够降低浆料的粘度,增加石墨烯的分散性和流动性。
根据本发明的一个方面,所述稳定剂包括改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液、改性氢化蓖麻油、膨润土、钛酸酯偶联剂、聚酰胺蜡或聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合。
优选地,所述稳定剂采用聚酰胺蜡和聚乙烯蜡的组合。
根据本发明的一个方面,所述高挥发速率溶剂的挥发速率不小于醋酸丁酯的挥发速率。
优选地,所述高挥发速率溶剂包括醋酸丁酯、甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、醋酸乙酯、丙酮、丁酮、二氯甲烷、环己烷、四氯化碳或四氢呋喃中的一种或两种以上的混合溶剂。
进一步优选地,所述高挥发速率溶剂采用乙醇。
根据本发明的一个方面,所述分散搅拌的时间为10-30min,优选20min。
优选地,所述分散搅拌的转速为400-1000rpm,优选800rpm。
根据本发明的一个方面,S101中,所述研磨使用的设备包括卧式砂磨机、立式砂磨机、篮式砂磨机、三辊研磨机或均质机,优选卧式砂磨机。
优选地,所述研磨的方法为将石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的混合溶液研磨至粒径为10μm以下。
根据本发明的一个方面,S102中,所述A溶液和所述低挥发速率溶剂的质量比为100:(1-100),优选100:10。
高固含量的石墨烯复合干粉中石墨烯含量为10wt%-40wt%,低挥发速率溶剂的添加量主要是根据石墨烯在复合干粉中的含量而定。石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的质量比为10:10:0.5:79.5,石墨烯在A溶液中的含量为10%时,分散效果最佳,此时选择A溶液与低挥发速率溶剂的质量比为100:10时,最终制备的高固含量的石墨烯复合干粉中石墨烯含量为30wt%。石墨烯含量为30wt%的复合干粉应用到下游产品时效果最佳,以涂料领域为例,将石墨烯含量为30wt%的复合干粉添加到环氧富锌涂料中时,涂料的附着力大大增强,耐盐雾时间大于800h。
根据本发明的一个方面,S102中,所述低挥发速率溶剂的挥发速率不大于醋酸丁酯挥发速率的20%。
优选地,所述低挥发速率溶剂包括丙二醇丁醚、一缩乙二醇丁醚、一缩丙二醇丁醚、一缩乙二醇乙醚醋酸酯、一缩乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、DBE、二乙二醇丁醚或邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种以上的混合溶剂。
进一步优选地,所述低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚。
根据本发明的一个方面,S102中,所述分散搅拌采用分散机进行搅拌。
优选地,所述分散机搅拌的时间为10-30min,优选20min。
进一步优选地,所述分散机搅拌的转速为400-1000rpm,优选800rpm。
根据本发明的一个方面,S102中,分散搅拌时,搅拌完成后进行研磨。研磨能使石墨烯的分散效果更佳。
优选地,所述研磨的时间为1-6h。
根据本发明的一个方面,S103中,所述蒸馏的温度为50-80℃,优选55-65℃。
优选地,所述蒸馏的时间为1-8h,优选4h。
优选地,所述蒸馏采用的蒸馏设备带有冷凝回收装置。
进一步优选地,所述冷凝回收装置的冷凝温度为-5℃-5℃,优选0℃。
高挥发速率溶剂与低挥发速率溶剂混合时,因为高挥发速率溶剂的挥发性很强,和低挥发速率溶剂的挥发速率相差很大,通过蒸馏的方式,可以除去高挥发速率溶剂。石墨烯在高挥发速率溶剂和低挥发速率溶剂的混合溶液中经过分散后已经均匀分散,当蒸馏高挥发速率溶剂时,随着溶剂变少,体系的粘度不断增大,石墨烯会吸附低挥发速率溶剂,使整个溶液由液体状态向半固体状态转变,甚至趋向于干粉状态。石墨烯比表面积越大,吸附低挥发速率溶剂的能力越强。而石墨烯的含量越高,低挥发速率溶剂的含量越低,制备出的复合干粉越趋向于干粉状态。通过蒸馏冷凝的方式将高挥发速率溶剂回收,进行循环利用,满足工业上环保无污染、大规模生产的需求。高固含量的石墨烯复合干粉的表面包覆这分散剂与低挥发速率溶剂,在下游应用中也容易分散。
本发明还提供一种环氧富锌涂料,包括:环氧树脂溶液、膨润土、锌粉、铁钛粉、所述高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇。
根据本发明的一个方面,所述环氧树脂溶液、膨润土、锌粉、铁钛粉、高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇的质量比为25:2.5:30:30:(2.5-10):0.5:1:7:3。
优选地,所述环氧树脂溶液中环氧树脂占75wt%,溶剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液。
相比以往的使用低含量的石墨烯复合浆料,环氧富锌涂料采用高固含量的石墨烯复合干粉,使石墨烯材料的添加量大幅降低;而高固含量的石墨烯复合干粉为半固体状态,石墨烯分散良好,只需要将高固含量的石墨烯复合干粉与其他材料混合搅拌,即可得到石墨烯分散良好的环氧富锌涂料。由于石墨烯分散均匀,环氧富锌涂料的附着力强,耐盐雾时间长。
本发明还提供一种环氧富锌涂料的制备方法,包含如下步骤:
S201:将环氧树脂溶液、膨润土、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯、正丁醇和所述高固含量的石墨烯复合干粉混合,搅拌,得到C溶液;
S202:将锌粉和铁钛粉加入C溶液中,搅拌,得到D溶液;
S203:添加二甲苯和正丁醇,搅拌,得到环氧富锌涂料。
根据本发明的一个方面,S201中,所述环氧树脂溶液、膨润土、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆和高固含量的石墨烯复合干粉的质量比为25:2.5:0.5:1:(2.5-10)。
优选地,所述环氧树脂溶液中环氧树脂占75wt%,溶剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液。
根据本发明的一个方面,S201中,所述搅拌通过分散机进行搅拌。
优选地,所述搅拌的速率为1000-2000rpm,优选1500rpm。
进一步优选地,所述搅拌的时间为0.5-1.5h,优选1h。
S201中的搅拌为了使膨润土、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆和高固含量的石墨烯复合干粉分散均匀,选择搅拌的速率和时间是为了更好的分散。
根据本发明的一个方面,S202中,所述搅拌为通过分散机进行搅拌。
优选地,所述搅拌的速率为500-1500rpm,优选1000rpm。
进一步优选地,所述搅拌的时间为1.5-2.5h,优选2h。
S202中的搅拌使为了分散锌粉和铁钛粉,选择搅拌的速率和时间是为了更好的分散。
根据本发明的一个方面,S203中,所述搅拌为通过分散机进行搅拌。
优选地,所述搅拌的速率为500-1500rpm,优选1000rpm。
进一步优选地,所述搅拌的时间为10-30min,优选20min。
第二次添加二甲苯和正丁醇是为了补充挥发掉的溶剂,并调整涂料的粘度。
根据本发明的一个方面,所述环氧富锌涂料中,环氧树脂溶液、膨润土、锌粉、铁钛粉、高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇的质量比为25:2.5:30:30:(2.5-10):0.5:1:7:3。
本发明有益效果是:
本发明提出简便的“两步法”的制备方法,制备出高固含量的石墨烯复合干粉,石墨烯含量高、使用简便、易分散、稳定性能好;采用高固含量的石墨烯复合干粉制备的环氧富锌涂料分散均匀,附着力强,耐盐雾时间长。通过以下几点对本发明优越性进行阐述:
1、本发明提出的“两步法”制备方法简便,蒸馏分离的高挥发速率溶剂可回收利用,环保无污染,适合规模化生产。
2、本发明的高固含量的石墨烯复合干粉内石墨烯含量高,使用溶剂少,能够解决现有技术中使用低含量的石墨烯复合浆料在应用领域添加量大、溶剂用量多的问题,符合环保要求,除应用于涂料领域外,还可以应用于塑料、橡胶等溶剂敏感的领域。
3、本发明的高固含量的石墨烯复合干粉为半固体状态,体系粘度高,石墨烯不会沉降或团聚,溶剂挥发速率慢,常温下基本不会发,稳定性好,便于储存。
4、本发明的高固含量的石墨烯复合干粉使用简单、易分散,简单搅拌即可分散均匀。
5、在环氧富锌涂料中,高固含量的石墨烯复合干粉分散良好,未发生团聚,环氧富锌涂料附着力强,耐盐雾时间远大于使用低含量的石墨烯复合浆料制备的环氧富锌涂料的耐盐雾时间。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是实施例8制备的复合干粉照片;
图2是实施例4制备的复合干粉照片;
图3是高固含量的石墨烯复合干粉SEM照片;
图4是高固含量的石墨烯复合干粉在环氧树脂中分散后SEM照片;
图5是45wt%石墨烯含量的高固含量的石墨烯复合干粉在环氧树脂中分散后SEM照片;
图6是石墨烯粉体在环氧树脂中分散后SEM照片。
具体实施方式
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
作为本发明的第一种实施方式,提供一种高固含量的石墨烯复合干粉,包括石墨烯、分散剂、稳定剂和低挥发速率溶剂。其中,石墨烯的含量为10wt%-40wt%,例如:10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、15wt%、18wt%、20wt%、22wt%、25wt%、28wt%、30wt%、32wt%、35wt%、38wt%、39wt%、40wt%,等。分散剂的含量为10wt%-40wt%,例如:10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、15wt%、18wt%、20wt%、22wt%、25wt%、28wt%、30wt%、32wt%、35wt%、38wt%、39wt%、40wt%,等。稳定剂的含量为0.1wt%-10wt%,例如:0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.5wt%、0.8wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、9.5wt%、9.8wt%、10wt%,等。低挥发速率溶剂的含量为10wt%-80wt%,例如:10wt%、11wt%、12wt%、13wt%、15wt%、18wt%、20wt%、25wt%、30wt%、35wt%、40wt%、45wt%、50wt%、55wt%、60wt%、65wt%、70wt%、75wt%、78wt%、79wt%、80wt%,等。石墨烯的比表面积为50-400m2/g,例如:50m2/g、51m2/g、52m2/g、55m2/g、58m2/g、60m2/g、65m2/g、70m2/g、75m2/g、80m2/g、85m2/g、90m2/g、95m2/g、100m2/g、120m2/g、150m2/g、160m2/g、180m2/g、200m2/g、220m2/g、250m2/g、280m2/g、300m2/g、320m2/g、350m2/g、380m2/g、390m2/g、395m2/g、398m2/g、399m2/g、400m2/g,等。石墨烯为通过化学法或物理法制备而成的石墨烯粉体。作为优选的实施方式,石墨烯为通过氧化还原法制备而成的石墨烯粉体。分散剂包括脂肪酰胺、酸性基团共聚物、丙烯酸酯类或丙烯酸酯类嵌段共聚物中的一种或两种以上的组合。稳定剂包括改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液、改性氢化蓖麻油、膨润土、钛酸酯偶联剂、聚酰胺蜡或聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合。作为优选的实施方式,稳定剂采用聚酰胺蜡和聚乙烯蜡的组合。低挥发速率溶剂的挥发速率不大于醋酸丁酯挥发速率的20%,包括丙二醇丁醚、一缩乙二醇丁醚、一缩丙二醇丁醚、一缩乙二醇乙醚醋酸酯、一缩乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、DBE、二乙二醇丁醚或邻苯二甲酸丁酯中的一种或两种以上的混合溶剂。作为优选的实施方式,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚。
高固含量的石墨烯复合干粉中石墨烯的含量非常高,溶剂的含量低,占用空间小,复合干粉呈半固体状态,粘度较高,石墨烯分散均匀,不容易产生沉降和团聚。复合干粉中的溶剂为低挥发速率溶剂,不容易挥发,稳定性高,便于储存和使用,将复合干粉应用于涂料、塑料、橡胶等领域时易分散,简单搅拌即可分散均匀。如图3所示,高固含量的石墨烯复合干粉中石墨烯分散均匀,没有产生团聚。复合干粉的石墨烯含量为10wt%-40wt%,石墨烯含量越低,溶剂的含量越多,复合干粉的状态接近于“面团”样;石墨烯含量越高,溶剂的含量越低,石墨烯表面将溶剂吸附得更多,复合干粉的状态接近于“干粉”样。选择石墨烯的含量在10wt%-40wt%是因为当复合干粉中石墨烯的含量超过40wt%,复合干粉中的石墨烯发生团聚,无法再重新分散,在后续的涂料、塑料、橡胶等领域的应用方面会使性能变差。如图4所示,本发明的复合干粉在环氧树脂中分散后石墨烯分散均匀,没有团聚。而如图5所示,45wt%石墨烯含量的高固含量的石墨烯复合干粉中石墨烯的含量超过了40wt%,在环氧树脂中分散后出现大量团聚。如图6所示,石墨烯粉体分散到溶剂后,直接加入到环氧树脂中,在环氧树脂中也会出现大量石墨烯团聚。
高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法是先将石墨烯分散于高挥发速率溶剂中,再将分散有石墨烯的高挥发速率溶剂与低挥发速率溶剂混合,再通过蒸馏分离出高挥发速率溶剂,即可得到高固含量的石墨烯复合干粉。具体步骤如下:
S101:将石墨烯、分散剂和稳定剂添加到高挥发速率溶剂中分散搅拌、研磨,得到A溶液;
S102:向A溶液中加入低挥发速率溶剂,分散搅拌,得到B溶液;
S103:蒸馏B溶液,得到高固含量的石墨烯复合干粉。
将石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂混合,通过分散、研磨,将石墨烯均匀分散在高挥发速率溶剂中;再加入低挥发速率溶剂,通过分散,使高挥发速率溶剂和低挥发速率溶剂形成混合溶液,令石墨烯均匀分散在混合溶液中;再通过蒸馏的方式去除高挥发速率溶剂,使得石墨烯分散在低挥发速率溶剂中,形成高固含量的石墨烯复合干粉。低挥发速率溶剂基本不挥发,使石墨烯在复合干粉中的含量升高。
S101中,石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的质量比为(0.1-20):(0.1-20):(0.001-5):(50-100),例如:0.1:0.1:0.001:50、1:1:0.1:60、10:10:0.5:79.5、15:15:4:90、20:20:5:100,等。作为优选的实施方式,石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的质量比为10:10:0.5:79.5。石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的混合溶液的粘度为研磨所采用的研磨设备加工上限粘度的90%。石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的混合溶液的粘度为500-5000mpa·s,例如:500mpa·s、510mpa·s、520mpa·s、530mpa·s、540mpa·s、550mpa·s、600mpa·s、650mpa·s、700mpa·s、750mpa·s、800mpa·s、850mpa·s、900mpa·s、950mpa·s、1000mpa·s、1200mpa·s、1500mpa·s、1800mpa·s、2000mpa·s、2200mpa·s、2500mpa·s、2800mpa·s、3000mpa·s、3200mpa·s、3500mpa·s、3800mpa·s、4000mpa·s、4200mpa·s、4500mpa·s、4800mpa·s、4900mpa·s、4950mpa·s、4980mpa·s、4990mpa·s、5000mpa·s,等。现有技术中无法制备出含量高的石墨烯浆料是因为石墨烯含量的增高会使浆料的粘度增大,粘度过大会使研磨设备无法研磨。石墨烯在高挥发速率溶剂中的含量不高,但是通过添加少量的低挥发速率溶剂再蒸发高挥发速率溶剂,使同样量的石墨烯在低挥发速率溶剂中的含量比在高挥发速率溶剂中的含量高,从而得到了高固含量的石墨烯复合干粉。石墨烯的比表面积为50-400m2/g,例如:50m2/g、51m2/g、52m2/g、55m2/g、58m2/g、60m2/g、65m2/g、70m2/g、75m2/g、80m2/g、85m2/g、90m2/g、95m2/g、100m2/g、120m2/g、150m2/g、160m2/g、180m2/g、200m2/g、220m2/g、250m2/g、280m2/g、300m2/g、320m2/g、350m2/g、380m2/g、390m2/g、395m2/g、398m2/g、399m2/g、400m2/g,等。石墨烯为通过化学法或物理法制备而成的石墨烯粉体。作为优选的实施方式,石墨烯为通过氧化还原法制备而成的石墨烯粉体。分散剂包括脂肪酰胺、酸性基团共聚物、丙烯酸酯类或丙烯酸酯类嵌段共聚物中的一种或两种以上的组合。随着溶液中石墨烯的增多,容易团聚,溶液体系的粘度会升高,分散剂的添加能够降低浆料的粘度,增加石墨烯的分散性和流动性。稳定剂包括改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液、改性氢化蓖麻油、膨润土、钛酸酯偶联剂、聚酰胺蜡或聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合。作为优选的实施方式,稳定剂采用聚酰胺蜡和聚乙烯蜡的组合。高挥发速率溶剂的挥发速率不小于醋酸丁酯的挥发速率,包括醋酸丁酯、甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、醋酸乙酯、丙酮、丁酮、二氯甲烷、环己烷、四氯化碳或四氢呋喃中的一种或两种以上的混合溶剂。作为优选的实施方式,高挥发速率溶剂采用乙醇。分散搅拌的时间为10-30min,例如:10min、11min、12min、15min、18min、20min、22min、25min、28min、30min,等。作为优选的实施方式,分散搅拌的时间为20min。分散搅拌的转速为400-1000rpm,例如:400rpm、410rpm、420rpm、450rpm、480rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm、850rpm、900rpm、950rpm、980rpm、990rpm、1000rpm,等。作为优选的实施方式,分散搅拌的转速为800rpm。研磨使用的设备包括卧式砂磨机、立式砂磨机、篮式砂磨机、三辊研磨机或均质机。作为优选的实施方式,研磨使用的设备采用卧式砂磨机。石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的混合溶液研磨至粒径为10μm以下,例如:10μm、9.5μm、9μm、8.5μm、8μm、7.5μm、7μm、6.5μm、6μm、5.5μm、5μm、4.5μm、4μm、3.5μm、3μm、1μm,得到A溶液。
S102中,所述A溶液和所述低挥发速率溶剂的质量比为100:(1-100),优选100:10。高固含量的石墨烯复合干粉中石墨烯含量为10wt%-40wt%,低挥发速率溶剂的添加量主要是根据石墨烯在复合干粉中的含量而定。石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的质量比为10:10:0.5:79.5,石墨烯在A溶液中的含量为10%时,分散效果最佳,此时选择A溶液与低挥发速率溶剂的质量比为100:10时,最终制备的高固含量的石墨烯复合干粉中石墨烯含量为30wt%。石墨烯含量为30wt%的复合干粉应用到下游产品时效果最佳,以涂料领域为例,将石墨烯含量为30wt%的复合干粉添加到环氧富锌涂料中时,涂料的附着力大大增强,耐盐雾时间大于800h。低挥发速率溶剂的挥发速率不大于醋酸丁酯挥发速率的20%,包括低挥发速率溶剂包括丙二醇丁醚、一缩乙二醇丁醚、一缩丙二醇丁醚、一缩乙二醇乙醚醋酸酯、一缩乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、DBE、二乙二醇丁醚或邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种以上的混合溶剂。作为优选的实施方式,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚。分散搅拌采用分散机进行搅拌。分散搅拌的时间为10-30min,例如:10min、11min、12min、15min、18min、20min、22min、25min、28min、29min、30min,等。作为优选的实施方式,分散搅拌的时间为20min。分散搅拌的转速为400-1000rpm,例如:400rpm、410rpm、420rpm、430rpm、450rpm、480rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm、850rpm、900rpm、950rpm、960rpm、980rpm、990rpm、1000rpm,等。作为优选的实施方式,分散搅拌的转速为800rpm。分散搅拌时,搅拌完成后进行研磨。研磨能使石墨烯的分散效果更佳。研磨的时间为1-6h,例如:1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h,等。。
S103中,蒸馏的温度为50-80℃,例如:50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、67℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃、80℃,等。作为优选的实施方式,蒸馏的温度为55-65℃,例如:55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃,等。蒸馏的时间为1-8h,例如:1h、1.5h、2h、3h、4h、5h、5.5h、6h、7h、7.5h、8h,等。作为优选的实施方式,蒸馏的时间为4h。蒸馏采用的蒸馏设备带有冷凝回收装置。冷凝回收装置的冷凝温度为-5℃-5℃,例如:-5℃、-4℃、-3℃、-2℃、-1℃、0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、5℃,等。作为优选的实施方式,冷凝温度为0℃。高挥发速率溶剂与低挥发速率溶剂混合时,因为高挥发速率溶剂的挥发性很强,和低挥发速率溶剂的挥发速率相差很大,通过蒸馏的方式,可以除去高挥发速率溶剂。石墨烯在高挥发速率溶剂和低挥发速率溶剂的混合溶液中经过分散后已经均匀分散,当蒸馏高挥发速率溶剂时,随着溶剂变少,体系的粘度不断增大,石墨烯会吸附低挥发速率溶剂,使整个溶液由液体状态向半固体状态转变,甚至趋向于干粉状态。石墨烯比表面积越大,吸附低挥发速率溶剂的能力越强。而石墨烯的含量越高,低挥发速率溶剂的含量越低,制备出的复合干粉越趋向于干粉状态。通过蒸馏冷凝的方式将高挥发速率溶剂回收,进行循环利用,满足工业上环保无污染、大规模生产的需求。高固含量的石墨烯复合干粉的表面包覆这分散剂与低挥发速率溶剂,在下游应用中也容易分散。
作为本发明的第二种实施方式,提供一种环氧富锌涂料,包括:环氧树脂溶液、膨润土、锌粉、铁钛粉、所述高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇。环氧树脂溶液、膨润土、锌粉、铁钛粉、高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇的质量比为25:2.5:30:30:(2.5-10):0.5:1:7:3。环氧树脂溶液中的环氧树脂占75wt%,溶剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液。相比以往的使用低含量的石墨烯复合浆料,环氧富锌涂料采用高固含量的石墨烯复合干粉,使石墨烯材料的添加量大幅降低;而高固含量的石墨烯复合干粉为半固体状态,石墨烯分散良好,只需要将高固含量的石墨烯复合干粉与其他材料混合搅拌,即可得到石墨烯分散良好的环氧富锌涂料。由于石墨烯分散均匀,环氧富锌涂料的附着力强,耐盐雾时间长。
环氧富锌涂料的制备方法,包含如下步骤:
S201:将环氧树脂溶液、膨润土、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯、正丁醇和所述高固含量的石墨烯复合干粉混合,搅拌,得到C溶液;
S202:将锌粉和铁钛粉加入C溶液中,搅拌,得到D溶液;
S203:添加二甲苯和正丁醇,搅拌,得到环氧富锌涂料。
S201中,环氧树脂溶液、膨润土、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆和高固含量的石墨烯复合干粉的质量比为25:2.5:0.5:1:(2.5-10)。环氧树脂溶液中环氧树脂占75wt%,溶剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液。搅拌通过分散机进行搅拌。搅拌的速率为1000-2000rpm,例如:1000rpm、1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm、1500rpm、1600rpm、1700rpm、1800rpm、1900rpm、2000rpm,等。作为优选的实施方式,搅拌的速率为1500rpm。搅拌的时间为0.5-1.5h,例如:0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1.0h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h,等。作为优选的实施方式,搅拌的时间为1h。通过搅拌,使膨润土、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆和高固含量的石墨烯复合干粉分散均匀。
S202中,搅拌为通过分散机进行搅拌。搅拌的速率为500-1500rpm,例如:500rpm、510rpm、520rpm、530rpm、550rpm、580rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm、1000rpm、1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm、1450rpm、1480rpm、1490rpm、1500rpm,等。作为优选的实施方式,搅拌的速率为1000rpm。搅拌的时间为1.5-2.5h,例如:1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h、2.0h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h,等。作为优选的实施方式,搅拌的时间为2h。通过搅拌使锌粉和铁钛粉更好地分散均匀。
S203中,搅拌通过分散机进行搅拌,搅拌的速率为500-1500rpm,例如:500rpm、550rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm、1000rpm、1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm、1450rpm、1500rpm,等。作为优选的实施方式,搅拌的速率为1000rpm。搅拌的时间为10-30min,例如:10min、12min、14min、15min、18min、20min、22min、24min、25min、28min、30min等。作为优选的实施方式,搅拌的时间为20min。第二次添加二甲苯和正丁醇是为了补充挥发掉的溶剂,并调整涂料的粘度。
环氧富锌涂料中,环氧树脂溶液、膨润土、锌粉、铁钛粉、高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇的质量比为25:2.5:30:30:(2.5-10):0.5:1:7:3。
下面结合实施例和对比例来对本发明的优越性进一步阐述:
实施例1A:
本实施例示出了一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
Figure BDA0002017110810000101
步骤2):制备A溶液:
将石墨烯、丙烯酸酯类共聚物、膨润土和无水乙醇混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;再使用卧式砂磨机将溶液研磨至粒径为10μm以下,得到A溶液。
步骤3):制备B溶液:
将A溶液与低挥发速率溶剂以100:10的比例进行混合,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚,再将A溶液与低挥发速率溶剂的混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机的转速为800rpm,得到B溶液。
步骤4):使用带有冷凝装置的蒸馏设备,对B溶液进行蒸馏,将蒸馏温度设定在55-65℃,冷凝装置的温度设定在0℃,回收无水乙醇,蒸馏4h,得到高固含量的石墨烯复合干粉,其中石墨烯含量为39.2%。
实施例1B:
本实施例示出了利用实施例1A的方法制得的高固含量的石墨烯复合干粉配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):制备C溶液:
将75g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、7.5g膨润土、1.5g聚酰胺蜡浆、3g聚乙烯蜡浆、12g二甲苯、3g正丁醇、7.6g高固含量的石墨烯复合干粉混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm,得到C溶液。
步骤2):制备D溶液:
将90g锌粉和90g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到D溶液。
步骤3):将9g二甲苯和6g正丁醇加入到D溶液中,使用分散机搅拌20min,分散机转速为1000rpm,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
实施例2A:
本实施例示出了一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
Figure BDA0002017110810000111
步骤2):制备A溶液:
将石墨烯、脂肪酰胺、膨润土和无水乙醇混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;再使用卧式砂磨机将溶液研磨至粒径为10μm以下,得到A溶液。
步骤3):制备B溶液:
将A溶液与低挥发速率溶剂以100:10的比例进行混合,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚,再将A溶液与低挥发速率溶剂的混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机的转速为800rpm,得到B溶液。
步骤3):使用带有冷凝装置的蒸馏设备,对B溶液进行蒸馏,将蒸馏温度设定在55-65℃,冷凝装置的温度设定在0℃,回收无水乙醇,蒸馏4h,得到高固含量的石墨烯复合干粉,其中石墨烯含量为39.4%。
实施例2B:
本实施例示出了利用实施例2A的方法制得的高固含量的石墨烯复合干粉配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):制备C溶液:
将62.5g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、6.25g膨润土、1.25g聚酰胺蜡浆、2.5g聚乙烯蜡浆、10.3g二甲苯、3g正丁醇、6.4g高固含量的石墨烯复合干粉混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm,得到C溶液。
步骤2):制备D溶液:
将75g锌粉和75g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到D溶液。
步骤3):将7.5g二甲苯和5g正丁醇加入到D溶液中,使用分散机搅拌30min,分散机转速为500rpm,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
实施例3A:
本实施例示出了一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
Figure BDA0002017110810000121
步骤2):制备A溶液:
将石墨烯、丙烯酸酯类嵌段共聚物、膨润土和无水乙醇混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;再使用卧式砂磨机将溶液研磨至粒径为10μm以下,得到A溶液。
步骤3):制备B溶液:
将A溶液与低挥发速率溶剂以100:10的比例进行混合,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚,再将A溶液与低挥发速率溶剂的混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机的转速为800rpm,得到B溶液。
步骤4):使用带有冷凝装置的蒸馏设备,对B溶液进行蒸馏,将蒸馏温度设定在55-65℃,冷凝装置的温度设定在0℃,回收无水乙醇,蒸馏4h,得到高固含量的石墨烯复合干粉,其中石墨烯含量为36.8%。
实施例3B:
本实施例示出了利用实施例3A的方法制得的高固含量的石墨烯复合干粉配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):制备C溶液:
将70g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、7g膨润土、1.4g聚酰胺蜡浆、2.8g聚乙烯蜡浆、11.2g二甲苯、2.8g正丁醇、7.7g高固含量的石墨烯复合干粉混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm,得到C溶液。
步骤2):制备D溶液:
将84g锌粉和84g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到D溶液。
步骤3):将8.4g二甲苯和5.6g正丁醇加入到D溶液中,使用分散机搅拌10min,分散机转速为1500rpm,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
实施例4A:
本实施例示出了一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
Figure BDA0002017110810000131
丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液中包含丙烯酸酯类嵌段共聚物和醋酸丁酯,其中丙烯酸酯类嵌段共聚物占分散剂溶液的40wt%。
步骤2):制备A溶液:
将石墨烯、丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液、膨润土和醋酸丁酯混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;再使用卧式砂磨机将溶液研磨至粒径为10μm以下,得到A溶液。
步骤3):制备B溶液:
将A溶液与低挥发速率溶剂以100:10的比例进行混合,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚,再将A溶液与低挥发速率溶剂的混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机的转速为800rpm,得到B溶液。
步骤4):使用带有冷凝装置的蒸馏设备,对B溶液进行蒸馏,将蒸馏温度设定在55-65℃,冷凝装置的温度设定在0℃,回收醋酸丁酯,蒸馏4h,如图2所示,得到高固含量的石墨烯复合干粉,其中石墨烯含量为37.0%。分散剂溶液中40wt%的分散剂之外为溶剂醋酸丁酯,溶剂在蒸馏时会一起蒸馏出去。
实施例4B:
本实施例示出了利用实施例4A的方法制得的高固含量的石墨烯复合干粉配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):制备C溶液:
将62.5g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、6.25g膨润土、1.25g聚酰胺蜡浆、2.5g聚乙烯蜡浆、10g二甲苯、2.5g正丁醇、6.8g高固含量的石墨烯复合干粉混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm,得到C溶液。
步骤2):将75g锌粉和75g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到D溶液。
步骤3):将7.5g二甲苯和5g正丁醇加入到D溶液中,使用分散机搅拌20min,分散机转速为1000rpm,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
实施例5A:
本实施例示出了一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
Figure BDA0002017110810000141
丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液中包含丙烯酸酯类嵌段共聚物和醋酸丁酯,其中丙烯酸酯类嵌段共聚物占分散剂溶液的40wt%。
步骤2):制备A溶液:
将石墨烯、丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液、膨润土和无水乙醇混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;再使用卧式砂磨机将溶液研磨至粒径为10μm以下,得到A溶液。
步骤3):制备B溶液:
将A溶液与低挥发速率溶剂以100:10的比例进行混合,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚,再将A溶液与低挥发速率溶剂的混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机的转速为800rpm,得到B溶液。
步骤4):使用带有冷凝装置的蒸馏设备,对B溶液进行蒸馏将蒸馏温度设定在55-65℃,冷凝装置的温度设定在0℃,回收无水乙醇和醋酸丁酯,蒸馏4h,得到高固含量的石墨烯复合干粉,其中石墨烯含量为32.5%。分散剂溶液中40wt%的分散剂之外为溶剂醋酸丁酯,溶剂在蒸馏时会一起蒸馏出去。
实施例5B:
本实施例示出了利用实施例5A的方法制得的高固含量的石墨烯复合干粉配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):制备C溶液:
将70g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、7g膨润土、1.4g聚酰胺蜡浆、2.8g聚乙烯蜡浆、11.2g二甲苯、2.8g正丁醇、8.7g高固含量的石墨烯复合干粉混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm,得到C溶液。
步骤2):制备D溶液:
将84g锌粉和84g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到D溶液。
步骤3):将8.4g二甲苯和5.6g正丁醇加入到D溶液中,搅拌,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
实施例6A:
本实施例示出了一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
Figure BDA0002017110810000151
丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液中包含丙烯酸酯类嵌段共聚物和醋酸丁酯,其中丙烯酸酯类嵌段共聚物占分散剂溶液的40wt%。
步骤2):制备A溶液:
将石墨烯、丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡和二甲苯混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;再使用卧式砂磨机将溶液研磨至粒径为10μm以下,得到A溶液。
步骤3):制备B溶液:
将A溶液与低挥发速率溶剂以100:10的比例进行混合,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚,再将A溶液与低挥发速率溶剂的混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机的转速为800rpm,得到B溶液。
步骤4):使用带有冷凝装置的蒸馏设备,对B溶液进行蒸馏,将蒸馏温度设定在55-65℃,冷凝装置的温度设定在0℃,回收二甲苯和醋酸丁酯,蒸馏4h,得到高固含量的石墨烯复合干粉,其中石墨烯含量为32.8%。分散剂溶液中40wt%的分散剂之外为溶剂醋酸丁酯,溶剂在蒸馏时会一起蒸馏出去。
实施例6B:
本实施例示出了利用实施例6A的方法制得的高固含量的石墨烯复合干粉配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):制备C溶液:
将62.5g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、6.25g膨润土、1.25g聚酰胺蜡浆、2.5g聚乙烯蜡浆、10g二甲苯、2.5g正丁醇、7.7g高固含量的石墨烯复合干粉混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm,得到C溶液。
步骤2):制备D溶液:
将75g锌粉和75g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到D溶液。
步骤3):将7.5g二甲苯和5g正丁醇加入到D溶液中,使用分散机搅拌20min,分散机转速为1000rpm,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
实施例7A:
本实施例示出了一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
Figure BDA0002017110810000161
丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液中包含丙烯酸酯类嵌段共聚物和醋酸丁酯,其中丙烯酸酯类嵌段共聚物占分散剂溶液的40wt%。
步骤2):制备A溶液:
将石墨烯、丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液、聚乙烯蜡和无水乙醇混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;再使用卧式砂磨机将溶液研磨至粒径为10μm以下,得到A溶液。
步骤3):制备B溶液:
将A溶液与低挥发速率溶剂以100:10的比例进行混合,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚,再将A溶液与低挥发速率溶剂的混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机的转速为800rpm,得到B溶液。
步骤4):使用带有冷凝装置的蒸馏设备,对B溶液进行蒸馏,将蒸馏温度设定在55-65℃,冷凝装置的温度设定在0℃,回收无水乙醇和醋酸丁酯,蒸馏4h,得到高固含量的石墨烯复合干粉,其中石墨烯含量为33.1%。分散剂溶液中40wt%的分散剂之外为溶剂醋酸丁酯,溶剂在蒸馏时会一起蒸馏出去。
实施例7B:
本实施例示出了利用实施例7A的方法制得的高固含量的石墨烯复合干粉配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):制备C溶液:
将75g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、7.5g膨润土、1.5g聚酰胺蜡浆、3g聚乙烯蜡浆、12g二甲苯、3g正丁醇、9.1g高固含量的石墨烯复合干粉混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm,得到C溶液。
步骤2):制备D溶液:
将90g锌粉和90g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到D溶液。
步骤3):将9g二甲苯和6g正丁醇加入到D溶液中,使用分散机搅拌20min,分散机转速为1000rpm,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
实施例8A:
本实施例示出了一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
Figure BDA0002017110810000171
丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液中包含丙烯酸酯类嵌段共聚物和醋酸丁酯,其中丙烯酸酯类嵌段共聚物占分散剂溶液的40wt%。
步骤2):制备A溶液:
将石墨烯、丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液、聚乙烯蜡和醋酸乙酯混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;再使用卧式砂磨机将溶液研磨至粒径为10μm以下,得到A溶液。
步骤3):制备B溶液:
将A溶液与低挥发速率溶剂以100:6的比例进行混合,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚,再将A溶液与低挥发速率溶剂的混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机的转速为800rpm,得到B溶液。
步骤4):使用带有冷凝装置的蒸馏设备,对B溶液进行蒸馏,将蒸馏温度设定在55-65℃,冷凝装置的温度设定在0℃,回收醋酸乙酯和醋酸丁酯,蒸馏4h,如图1所示,得到高固含量的石墨烯复合干粉,其中石墨烯含量为31.1%。分散剂溶液中40wt%的分散剂之外为溶剂醋酸丁酯,溶剂在蒸馏时会一起蒸馏出去。
实施例8B:
本实施例示出了利用实施例8A的方法制得的高固含量的石墨烯复合干粉配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):制备C溶液:
将70g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、7g膨润土、1.4g聚酰胺蜡浆、2.8g聚乙烯蜡浆、11.2g二甲苯、2.8g正丁醇、9.1g高固含量的石墨烯复合干粉混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm,得到C溶液。
步骤2):制备D溶液:
将84g锌粉和84g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到D溶液。
步骤3):将8.4g二甲苯和5.6g正丁醇加入到D溶液中,使用分散机搅拌20min,分散机转速为1000rpm,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
对比例9A:
本对比例示出了一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
Figure BDA0002017110810000181
丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液中包含丙烯酸酯类嵌段共聚物和醋酸丁酯,其中丙烯酸酯类嵌段共聚物占分散剂溶液的40wt%。
步骤2):制备A溶液:
将石墨烯、丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液、聚乙烯蜡和无水乙醇混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;再使用卧式砂磨机将溶液研磨至粒径为10μm以下,得到A溶液。
步骤3):制备B溶液:
将A溶液与低挥发速率溶剂以100:2的比例进行混合,低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚,再将A溶液与低挥发速率溶剂的混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机的转速为800rpm,得到B溶液。
步骤4):使用带有冷凝装置的蒸馏设备,对B溶液进行蒸馏,将蒸馏温度设定在55-65℃,冷凝装置的温度设定在0℃,回收无水乙醇和醋酸丁酯,蒸馏4h,得到高固含量的石墨烯复合干粉,其中石墨烯含量为45%。分散剂溶液中40wt%的分散剂之外为溶剂醋酸丁酯,溶剂在蒸馏时会一起蒸馏出去。
对比例9B:
本对比例示出了利用对比例9A的方法制得的高固含量的石墨烯复合干粉配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):制备C溶液:
将75g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、7.5g膨润土、1.5g聚酰胺蜡浆、3g聚乙烯蜡浆、12g二甲苯、3g正丁醇、6.7g高固含量的石墨烯复合干粉混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm,得到C溶液。
步骤2):制备D溶液:
将90g锌粉和90g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到D溶液。
步骤3):将9g二甲苯和6g正丁醇加入到D溶液中,使用分散机搅拌20min,分散机转速为1000rpm,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
对比例10A:
本对比例示出了一种普通石墨烯浆料的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
Figure BDA0002017110810000191
丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液中包含丙烯酸酯类嵌段共聚物和醋酸丁酯,其中丙烯酸酯类嵌段共聚物占分散剂溶液的40wt%。
步骤2):制备石墨烯浆料:
将石墨烯、丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液、聚乙烯蜡和二甲苯混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;再使用卧式砂磨机将溶液研磨至粒径为10μm以下,得到石墨烯浆料,其中石墨烯含量为10%。
对比例10B:
本对比例示出了利用对比例10A的方法制得的石墨烯浆料配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):将75g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、7.5g膨润土、1.5g聚酰胺蜡浆、3g聚乙烯蜡浆、6g正丁醇、30g石墨烯浆料混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm。
步骤2):将90g锌粉和90g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
对比例11A:
本对比例示出了一种石墨烯粉体分散浆料的制备工艺。
步骤1):提供如下原料:
石墨烯(比表面积为330m2/g)10kg
丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液25kg
二甲苯64.8kg
丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液中包含丙烯酸酯类嵌段共聚物和醋酸丁酯,其中丙烯酸酯类嵌段共聚物占分散剂溶液的40wt%。
步骤2):制备石墨烯粉体分散浆料:
将石墨烯、丙烯酸酯类嵌段共聚物分散剂溶液和二甲苯混合,将混合溶液置入分散机中搅拌20min,分散机转速为800rpm;在将混合均匀后的溶液静置浸泡2h,得到石墨烯粉体分散浆料,其中石墨烯含量为10%。
对比例11B:
本对比例示出了利用对比例11A的方法制得的石墨烯浆料配制环氧富锌涂料的方法。
步骤1):将75g环氧树脂溶液(其中环氧树脂占75wt%)、7.5g膨润土、1.5g聚酰胺蜡浆、3g聚乙烯蜡浆、6g正丁醇、30g石墨烯粉体分散浆料混合,使用分散机搅拌1h,分散机转速为1500rpm。
步骤2):将90g锌粉和90g铁钛粉加入到C溶液中,使用分散机搅拌2h,分散机转速为1000rpm,得到环氧富锌涂料。
将环氧富锌涂料使用空气喷涂的方式涂装于碳钢表面,根据《GB/T 5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验》测试涂层的附着力,根据《GB/T 1771-2007色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试涂层的耐盐雾性能。
实施例1B-8B和对比例9B-11B的测试结果如下表:
Figure BDA0002017110810000211
由实施例1B-8B和对比例10B可以看出,使用同样量的石墨烯粉体,采用本发明的方法制备石墨烯含量为10%-40%的高固含量的石墨烯复合干粉和采用现有技术制备石墨烯含量为10%的石墨烯浆料配制的环氧富锌涂料的附着力强,耐盐雾时间长,石墨烯分散效果好。由图4也可以看出,本发明的高固含量的石墨烯复合干粉在环氧树脂中分散均匀,无石墨烯团聚。
由对比例9B可以看出,石墨烯含量大于40%的高固含量的石墨烯复合干粉配制的环氧富锌涂料石墨烯分散不均匀,环氧富锌涂料附着力差,耐盐雾时间短。如图5所示,45wt%石墨烯含量的高固含量的石墨烯复合干粉在环氧树脂中产生大量团聚,分散效果不佳。
对比例10B采用现有技术制备的石墨烯含量为10%的石墨烯浆料需要更多的溶剂,高固含量的石墨烯复合干粉添加量仅为石墨烯浆料的五分之一即可使环氧富锌涂料达到相同的附着力和耐盐雾时间。
由对比例11B可以看出,石墨烯粉体分散浆料只对浆料进行搅拌,未将浆料进行研磨,浆料中的石墨烯粒径较大,使石墨烯在环氧富锌涂料中分散不佳,环氧富锌涂料的附着力只有10MPa,耐盐雾时间为200h。由图6也可以看出,石墨烯粉体分散浆料在环氧树脂中有大量石墨烯团聚。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (73)

1.一种高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,先将石墨烯分散于高挥发速率溶剂中,再将分散有石墨烯的高挥发速率溶剂与低挥发速率溶剂混合,再通过蒸馏分离出高挥发速率溶剂,使同样量的石墨烯在低挥发速率溶剂中的含量比在高挥发速率溶剂中的含量高,从而得到了高固含量的石墨烯复合干粉,所述复合干粉中含有石墨烯的量为10wt%-40wt%;
其中,包括以下步骤:
S101:将石墨烯、分散剂和稳定剂添加到高挥发速率溶剂中分散搅拌、研磨,得到A溶液;
S102:向A溶液中加入低挥发速率溶剂,分散搅拌,得到B溶液;
S103:蒸馏B溶液,得到高固含量的石墨烯复合干粉;
其中,S101中,所述石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的质量比为(0.1-20):(0.1-20):(0.001-5):(50-100);
其中,所述高挥发速率溶剂包括醋酸丁酯、甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、醋酸乙酯、丙酮、丁酮、二氯甲烷、环己烷、四氯化碳或四氢呋喃中的一种或两种以上的混合溶剂;
其中,所述低挥发速率溶剂包括丙二醇丁醚、一缩乙二醇丁醚、一缩丙二醇丁醚、一缩乙二醇乙醚醋酸酯、一缩乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、DBE、二乙二醇丁醚或邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种以上的混合溶剂。
2.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,S101中,所述石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的质量比为10:10:0.5:79.5。
3.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的混合溶液的粘度为研磨所采用的研磨设备加工上限粘度的90%。
4.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的混合溶液的粘度为500-5000mpa•s。
5.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述石墨烯的比表面积为50-400m2/g。
6.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述石墨烯为通过化学法或物理法制备而成的石墨烯粉体。
7.根据权利要求6所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述石墨烯为通过氧化还原法制备而成的石墨烯粉体。
8.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述分散剂包括脂肪酰胺、酸性基团共聚物、丙烯酸酯类或丙烯酸酯类嵌段共聚物中的一种或两种以上的组合。
9.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述稳定剂包括改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液、改性氢化蓖麻油、膨润土、钛酸酯偶联剂、聚酰胺蜡或聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合。
10.根据权利要求9所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述稳定剂为聚酰胺蜡和聚乙烯蜡的组合。
11.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述高挥发速率溶剂的挥发速率不小于醋酸丁酯的挥发速率。
12.根据权利要求11所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述高挥发速率溶剂为乙醇。
13.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述分散搅拌的时间为10-30min。
14.根据权利要求13所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述分散搅拌的时间为20min。
15.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述分散搅拌的转速为400-1000rpm。
16.根据权利要求15所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述分散搅拌的转速为800rpm。
17.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述研磨使用的设备包括卧式砂磨机、立式砂磨机、篮式砂磨机、三辊研磨机或均质机。
18.根据权利要求17所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述研磨使用的设备为卧式砂磨机。
19.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述研磨的方法为将石墨烯、分散剂、稳定剂和高挥发速率溶剂的混合溶液研磨至粒径为10μm以下。
20.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,S102中,所述A溶液和所述低挥发速率溶剂的质量比为100:(1-100)。
21.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,S102中,所述A溶液和所述低挥发速率溶剂的质量比为100:10。
22.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述低挥发速率溶剂的挥发速率不大于醋酸丁酯挥发速率的20%。
23.根据权利要求22所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚。
24.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述分散搅拌采用分散机进行搅拌。
25.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,分散机搅拌的时间为10-30min。
26.根据权利要求25所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述分散机搅拌的时间为20min。
27.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,分散机搅拌的转速为400-1000rpm。
28.根据权利要求27所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述分散机搅拌的转速为800rpm。
29.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,分散搅拌时,搅拌完成后进行研磨。
30.根据权利要求29所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述研磨的时间为1-6h。
31.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,S103中,所述蒸馏的温度为50-80℃。
32.根据权利要求29所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,S103中,所述蒸馏的温度为55-65℃。
33.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,S103中,所述蒸馏的时间为1-8h。
34.根据权利要求33所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,S103中,所述蒸馏的时间为4h。
35.根据权利要求1所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述蒸馏采用的蒸馏设备带有冷凝回收装置。
36.根据权利要求35所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述冷凝回收装置的冷凝温度为-5℃-5℃。
37.根据权利要求36所述的高固含量的石墨烯复合干粉的制备方法,其特征在于,所述冷凝回收装置的冷凝温度为0℃。
38.根据权利要求1-37中任一所述制备方法获得的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述复合干粉中含有石墨烯的量为10wt%-40wt%。
39.根据权利要求38所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,包括:石墨烯、分散剂、稳定剂和低挥发速率溶剂。
40.根据权利要求39所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述石墨烯的比表面积为50-400m2/g。
41.根据权利要求39所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述石墨烯为通过化学法或物理法制备而成的石墨烯粉体。
42.根据权利要求41所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述石墨烯为通过氧化还原法制备而成的石墨烯粉体。
43.根据权利要求39所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述分散剂的含量为10wt%-40wt%。
44.根据权利要求39所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述分散剂包括脂肪酰胺、酸性基团共聚物、丙烯酸酯类或丙烯酸酯类嵌段共聚物中的一种或两种以上的组合。
45.根据权利要求39所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述稳定剂的含量为0.1wt%-10wt%。
46.根据权利要求39所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述稳定剂采用改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液、改性氢化蓖麻油、膨润土、钛酸酯偶联剂、聚酰胺蜡或聚乙烯蜡中的一种或两种以上的组合。
47.根据权利要求46所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述稳定剂采用选聚酰胺蜡和聚乙烯蜡的组合。
48.根据权利要求39所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述低挥发速率溶剂的含量为10wt%-80wt%。
49.根据权利要求39所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述低挥发速率溶剂的挥发速率不大于醋酸丁酯挥发速率的20%。
50.根据权利要求49所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述低挥发速率溶剂包括丙二醇丁醚、一缩乙二醇丁醚、一缩丙二醇丁醚、一缩乙二醇乙醚醋酸酯、一缩乙二醇丁醚醋酸酯、醇酯十二、DBE、二乙二醇丁醚或邻苯二甲酸二丁酯中的一种或两种以上的混合溶剂。
51.根据权利要求50所述的高固含量的石墨烯复合干粉,其特征在于,所述低挥发速率溶剂为二乙二醇丁醚。
52.一种环氧富锌涂料,其特征在于,包括:环氧树脂溶液、膨润土、锌粉、铁钛粉、高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇;
所述高固含量的石墨烯复合干粉采用权利要求38-51中任一所述的高固含量的石墨烯复合干粉。
53.根据权利要求52所述的环氧富锌涂料,其特征在于,所述环氧树脂溶液、膨润土、锌粉、铁钛粉、高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇的质量比为25:2.5:30:30: (2.5-10):0.5:1:7:3。
54.根据权利要求52所述的环氧富锌涂料,其特征在于,所述环氧树脂溶液中,环氧树脂占75wt%,溶剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液。
55.一种环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:
S201:将环氧树脂溶液、膨润土、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯、正丁醇和高固含量的石墨烯复合干粉混合,搅拌,得到C溶液;
S202:将锌粉和铁钛粉加入C溶液中,搅拌,得到D溶液;
S203:添加二甲苯和正丁醇,搅拌,得到环氧富锌涂料;
所述高固含量的石墨烯复合干粉为权利要求38-51中任一所述的高固含量的石墨烯复合干粉。
56.根据权利要求55所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,S201中,环氧树脂溶液、膨润土、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆和高固含量的石墨烯复合干粉的质量比为25:2.5:0.5:1:(2.5-10)。
57.根据权利要求55所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述环氧树脂溶液中环氧树脂占75wt%,溶剂为二甲苯和正丁醇的混合溶液。
58.根据权利要求55所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,S201中,所述搅拌通过分散机进行搅拌。
59.根据权利要求58所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌的速率为1000-2000rpm。
60.根据权利要求59所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌的速率为1500rpm。
61.根据权利要求58所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌时间为0.5-1.5h。
62.根据权利要求61所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌时间为1h。
63.根据权利要求58所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,S202中,所述搅拌为通过分散机进行搅拌。
64.根据权利要求63所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌的速率为500-1500rpm。
65.根据权利要求64所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌的速率为1000rpm。
66.根据权利要求63所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌时间为1.5-2.5h。
67.根据权利要求66所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌时间为2h。
68.根据权利要求55所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,S203中,所述搅拌为通过分散机进行搅拌。
69.根据权利要求68所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌的速率为500-1500rpm。
70.根据权利要求69所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌的速率为1000rpm。
71.根据权利要求68所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌时间为10-30min。
72.根据权利要求71所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述搅拌时间为20min。
73.根据权利要求68所述的环氧富锌涂料的制备方法,其特征在于,所述环氧富锌涂料中,环氧树脂溶液、膨润土、锌粉、铁钛粉、高固含量的石墨烯复合干粉、聚酰胺蜡浆、聚乙烯蜡浆、二甲苯和正丁醇的质量比为25:2.5:30:30:(2.5-10):0.5:1:7:3。
CN201910266832.0A 2019-04-03 2019-04-03 高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制备方法 Active CN110028828B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910266832.0A CN110028828B (zh) 2019-04-03 2019-04-03 高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910266832.0A CN110028828B (zh) 2019-04-03 2019-04-03 高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110028828A CN110028828A (zh) 2019-07-19
CN110028828B true CN110028828B (zh) 2021-12-14

Family

ID=67237264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910266832.0A Active CN110028828B (zh) 2019-04-03 2019-04-03 高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110028828B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110643205B (zh) * 2019-10-17 2021-04-06 江苏华光粉末有限公司 核壳结构有机改性石墨烯的制备方法、防腐粉末涂料及其制备方法
CN113214606A (zh) * 2020-01-21 2021-08-06 常州第六元素材料科技股份有限公司 一种石墨烯-环氧树脂复合材料及其制备方法
CN113429808A (zh) * 2021-06-28 2021-09-24 成都新柯力化工科技有限公司 一种防石墨烯团聚的隔离分散剂及制备方法、应用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104071778A (zh) * 2014-06-20 2014-10-01 宁波墨西科技有限公司 石墨烯分散液及制备石墨烯材料粉体的方法
CN107828309A (zh) * 2017-11-02 2018-03-23 杭州烯创科技有限公司 一种石墨烯防腐涂料使用的分散体及其制备方法
CN108002376A (zh) * 2017-11-02 2018-05-08 广东华材实业股份有限公司 一种高稳定石墨烯分散体及其制备方法
CN109280457A (zh) * 2018-08-02 2019-01-29 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种新型石墨烯浆料改性环氧锌粉防腐涂料及其制备方法
CN109280426A (zh) * 2018-11-21 2019-01-29 济南圣泉集团股份有限公司 一种电热油墨的制备方法及由其得到的电热油墨和应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105086754B (zh) * 2013-03-06 2017-06-16 常州第六元素材料科技股份有限公司 一种双组分石墨烯防腐涂料

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104071778A (zh) * 2014-06-20 2014-10-01 宁波墨西科技有限公司 石墨烯分散液及制备石墨烯材料粉体的方法
CN107828309A (zh) * 2017-11-02 2018-03-23 杭州烯创科技有限公司 一种石墨烯防腐涂料使用的分散体及其制备方法
CN108002376A (zh) * 2017-11-02 2018-05-08 广东华材实业股份有限公司 一种高稳定石墨烯分散体及其制备方法
CN109280457A (zh) * 2018-08-02 2019-01-29 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种新型石墨烯浆料改性环氧锌粉防腐涂料及其制备方法
CN109280426A (zh) * 2018-11-21 2019-01-29 济南圣泉集团股份有限公司 一种电热油墨的制备方法及由其得到的电热油墨和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110028828A (zh) 2019-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110028828B (zh) 高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制备方法
WO2018228407A1 (zh) 一种石墨烯/金属纳米带复合导电油墨及其制备方法和应用
CN107674505A (zh) 一种石墨烯导电油墨及其制备方法
JP6225848B2 (ja) 窒化ホウ素ナノシート含有分散液、窒化ホウ素ナノシート複合体及びその製造方法
JP6673352B2 (ja) 金属ナノ微粒子製造用組成物
CN102516850A (zh) 一种水性纳米复合导电涂料及其制备方法
CN107141918B (zh) 底漆及其制备方法、以及所述底漆在作为导静电底漆中的应用
CN108192472B (zh) 一种聚苯胺接枝氧化石墨烯水性环氧富锌底漆及其制备方法
CN114106656B (zh) 一种无溶剂环氧树脂涂料及其制备方法和应用
CN1944555A (zh) 环保型纳米导静电涂料及其制备方法
WO2021237404A1 (zh) 一种水性环氧防腐涂料及其制备方法
CN108711461A (zh) 含石墨烯的水性导电浆料及其制备方法
CN109971233B (zh) 高比表面积石墨烯聚集体及其制备方法、石墨烯导静电涂料及其制备方法
CN107189550B (zh) 喷墨打印用二氧化钒水性油墨及其制备方法和应用
JP2024032971A (ja) リチウムイオン二次電池正極及びその製造方法
CN1290939C (zh) 纳米锑掺杂氧化锡在乙二醇中分散方法
CN109554071B (zh) 一种二氧化钛纳米碳复合导静电散热涂料及其制备方法
CN107792860A (zh) 二氧化硅胶体微球的制备方法
CN107189650A (zh) 一种导电防腐漆及其制备方法
CN104387912A (zh) 一种石墨烯基纳米零价铝系涂料及其制备方法
CN116313218A (zh) 一种超低温固化耐磨导电浆料及其制备方法与应用
CN113789098A (zh) 一种高效散热石墨烯散热涂料的制备方法
CN109704320B (zh) 功能化碳材料及其制备方法、分散液及其应用
CN110294994A (zh) 环氧地坪涂料及其制备方法
CN108912787A (zh) 一种石墨烯氧化锌导电涂料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant