CN111423793A - 一种石墨烯改性超耐候粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

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周诚
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Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性超耐候粉末涂料及其制备方法，包括A组分和B组分，A组分包括：聚酯树脂、异氟尔酮、安息香、改性石墨烯、填料、无机颜料、流平剂、固化促进剂；B组分包括：固化剂、粘结剂。本发明通过改性石墨烯表面上引入的含氧官能团提升超耐候涂料的物理机械性能,在维持原超耐候涂料的耐候性能的基础上，提升超耐候涂料的物理机械性能。

Description

一种石墨烯改性超耐候粉末涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石墨烯改性超耐候粉末涂料及其制备方法，属于特殊涂料技术领域。
背景技术
现有超耐候性涂料具有优异的防水性能、耐久性、渗透力，并能长期保持原装饰的外型美观。而现今户外耐候涂料应用较多的是醇酸树脂类和丙烯酸树脂类涂料,它们的耐候性一般表现为户外使用2年左右。但是，现有超耐候粉末涂料，虽然耐候性能较好但物理机械性能欠缺。
石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，导热系数高达5300W/m·k，高于碳纳米管和金刚石。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有强度高，比表面积大，高化学反应活性，高填充性的特点。
发明内容
针对现有超耐候粉末涂料存在的技术问题，本发明公开了一种石墨烯改性超耐候粉末涂料及其制备方法，在维持原超耐候涂料的耐候性能的基础上，提升超耐候涂料的物理机械性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种石墨烯改性超耐候粉末涂料，包括A组分和B组分，每组分中各物料按照质量分数计算，
所述A组分包括：
Figure BDA0002467836670000011
所述B组分包括：
固化剂 38～83％
粘结剂 17～62％。
优选地，所述聚酯树脂为具有端羧基和端羟基双官能团的聚酯粉末。
优选地，所述改性石墨烯为3-疏丙基三乙氧基硅烷与氧化石墨烯反应得到的改性氧化石墨烯。
优选地，所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯、异氰酸酯、β-羟烷基酰胺或三苯基膦。
优选地，所述固化促进剂为亚磷酸三苯酯、2-乙基-4甲基咪唑、四甲基胍、三氰化硼氨络合物、焦磷酸钠或磷酸锌。
优选地，所述粘结剂为二氧化硅与环氧丙烷丁基醚相连接形成的结构化合物。
优选地，所述填料为云母氧化铁、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁中的一种或多种混合物，所述无机颜料为钛镍黄、钛铬棕或钴蓝。
优选地，所述流平剂为PLP100、PV88、ModaflowⅡ或者ModaflowⅢ。
优选地，所述A组分与所述B组分的质量配比为3:5～7:3。
一种石墨烯改性超耐候粉末涂料的制备方法，具体步骤如下：
S1、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到100℃-200℃，将A组分混合物中的按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；
S2、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆的转速为45～80r·min-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；
S3、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；
S4、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到A组分混合粉末；
S5、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到100℃-200℃，将B组分混合物中的按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；
S6、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆的转速为40～80r·min-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；
S7、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；
S8、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到B组分混合粉末；
S9、将步骤S4得到的A组分混合粉末和步骤S8得到B组分混合粉末按比例添加至搅拌分散釜中进行充分混合，即为石墨烯改性超耐候粉末涂料。
有益效果：本发明公开了一种石墨烯改性超耐候粉末涂料，具有如下优点：
1)通过改性石墨烯表面上引入的含氧官能团提升超耐候涂料的物理机械性能；
2)通过添加特种粘结剂，为无机物二氧化硅与有机的环氧丙烷丁基醚相连接形成的无机有机结构化合物，其结构化合物不含有羟基和酯基而代之以碳氧键(-c-o-c-)，从而该粘结剂具有突出的耐蚀性和耐磨性，同时提高了有机聚酯与无机填料之间的粘结作用，进一步提高涂料的物理机械性能。
具体实施方式
实施例1一种石墨烯改性超耐候粉末涂料，包括A组分和B组分，A组分与所述B组分的质量配比为3：5，每组分中各物料按照质量分数计算，
所述A组分包括：
Figure BDA0002467836670000031
所述B组分包括：
固化剂 38％
粘结剂 62％
其中，聚酯树脂为具有端羧基和端羟基双官能团的聚酯粉末；改性石墨烯为3-疏丙基三乙氧基硅烷与氧化石墨烯反应得到的改性氧化石墨烯；固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯；固化促进剂为亚磷酸三苯酯；粘结剂为二氧化硅与环氧丙烷丁基醚相连接形成的结构化合物；填料为云母氧化铁；无机颜料为钛镍黄；流平剂为PLP100。
实施例2一种石墨烯改性超耐候粉末涂料，包括A组分和B组分，A组分与所述B组分的质量配比为1：1，每组分中各物料按照质量分数计算，
所述A组分包括：
Figure BDA0002467836670000041
所述B组分包括：
固化剂 50％
粘结剂 50％。
其中，聚酯树脂为具有端羧基和端羟基双官能团的聚酯粉末；改性石墨烯为3-疏丙基三乙氧基硅烷与氧化石墨烯反应得到的改性氧化石墨烯；固化剂为β-羟烷基酰胺；固化促进剂为2-乙基-4甲基咪唑；粘结剂为二氧化硅与环氧丙烷丁基醚相连接形成的结构化合物；无机颜料为钛镍黄；流平剂为PLP100。
实施例3一种石墨烯改性超耐候粉末涂料，包括A组分和B组分，A组分与所述B组分的质量配比为7：3，每组分中各物料按照质量分数计算，
所述A组分包括：
Figure BDA0002467836670000042
所述B组分包括：
固化剂 83％
粘结剂 62％。
其中，聚酯树脂为具有端羧基和端羟基双官能团的聚酯粉末；改性石墨烯为3-疏丙基三乙氧基硅烷与氧化石墨烯反应得到的改性氧化石墨烯；固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯；固化促进剂为三氰化硼氨络合物、粘结剂为二氧化硅与环氧丙烷丁基醚相连接形成的结构化合物；填料为二氧化硅；无机颜料为钛镍黄；流平剂为PLP100。
实施例1、实施例2和实施例3均按下述制备步骤进行制备：
S1、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到200℃，将A组分混合物中的按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；
S2、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆的转速为45～80r·min-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；
S3、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；
S4、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到A组分混合粉末；
S5、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到185℃，将B组分混合物中的按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；
S6、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆的转速为40～80r·min-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；
S7、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；
S8、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到B组分混合粉末；
S9、将步骤S4得到的A组分混合粉末和步骤S8得到B组分混合粉末按比例添加至搅拌分散釜中进行充分混合，即为石墨烯改性超耐候粉末涂料。
分别对实施例1、2、3的产品和现有产品(Interpon超耐候聚酯粉末涂料)进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002467836670000061
从上表可以得知，与现有技术相比，本发明公开的石墨烯改性超耐候粉末涂料不仅保证了涂料的超耐候性，同时，其在抗冲击性能、柔韧性、附着力方面具有显著提高，具有极大的应用前景。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种石墨烯改性超耐候粉末涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，每组分中各物料按照质量分数计算，
所述A组分包括：
聚酯树脂 34~48%
异氟尔酮 0.8~1.5%
安息香 0.3~0.8%
改性石墨烯 1~12%
填料 30-45%
无机颜料 4-12%
流平剂 0.4-0.8%
固化促进剂 0.8-5%
所述B组分包括：
固化剂 38~83%
粘结剂 17~62%。
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性超耐候粉末涂料，其特征在于，所述聚酯树脂为具有端羧基和端羟基双官能团的聚酯粉末。
3.根据权利要求1所述的石墨烯改性超耐候粉末涂料，其特征在于，所述改性石墨烯为3-疏丙基三乙氧基硅烷与氧化石墨烯反应得到的改性氧化石墨烯。
4.根据权利要求1所述的石墨烯改性超耐候粉末涂料，其特征在于，所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯、异氰酸酯、β-羟烷基酰胺或三苯基膦。
5.根据权利要求1所述的石墨烯改性超耐候粉末涂料，其特征在于，所述固化促进剂为亚磷酸三苯酯、2-乙基-4甲基咪唑、四甲基胍、三氰化硼氨络合物、焦磷酸钠或磷酸锌。
6.根据权利要求1所述的石墨烯改性超耐候粉末涂料，其特征在于，所述粘结剂为二氧化硅与环氧丙烷丁基醚相连接形成的结构化合物。
7.根据权利要求1所述的石墨烯改性超耐候粉末涂料，其特征在于，所述填料为云母氧化铁、二氧化硅、二氧化钛、 氧化镁中的一种或多种混合物，所述无机颜料为钛镍黄、钛铬棕或钴蓝。
8.根据权利要求1所述的石墨烯改性超耐候粉末涂料，其特征在于，所述流平剂为PLP100、PV88、ModaflowⅡ或者ModaflowⅢ。
9.根据权利要求1所述的石墨烯改性超耐候粉末涂料，其特征在于，所述A组分与所述B组分的质量配比为3:5~7:3。
10.一种石墨烯改性超耐候粉末涂料的制备方法，其特征在于，权利要求1-9所述的石墨烯改性超耐候粉末涂料的具体步骤如下：
S1、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到100℃-200℃，将A组分混合物中的按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；
S2、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆的转速为45～80r·min-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；
S3、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；
S4、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到A组分混合粉末；
S5、将混炼挤出分散装置的螺筒加热到100℃-200℃，将B组分混合物中的按比例添加至混炼挤出分散装置的料斗中；
S6、启动混炼挤出分散装置的螺杆，调整螺杆的转速为40～80r·min-1，待螺杆转速稳定后，启动进料器，料斗中的混合物经螺筒中的螺杆挤出；
S7、将挤出后的混合物进行冷却处理，当混合物料充分冷却后，将混合物料送入压片机中进行破碎处理；
S8、将经破碎处理后的混合物料送入研磨机中进行研磨过250目筛，得到B组分混合粉末；
S9、将步骤S4得到的A组分混合粉末和步骤S8得到B组分混合粉末按比例添加至搅拌分散釜中进行充分混合，即为石墨烯改性超耐候粉末涂料。
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