CN111808501A - 一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层及其制备方法，属于橡胶疏水材料技术领域。它解决了现有雨刮器疏水能力差、抗老化性能不佳等问题，一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层，其特征在于，涂层材料包括如下所示的各组分及质量百分含量：石墨烯1‑10％；氧化锌5‑10％；有机氟改性丙烯酸酯10‑15％，聚氨酯丙烯10‑15％；NPEF‑170环氧树脂25‑40％；PTFE10‑20％；炭黑10‑20％；CeO210‑20％；二丙酮醇1‑10％；二乙基乙醇1％‑10％；正丁醇1％‑5％；异丁醇1％‑5％。本发明的涂覆有石墨烯疏水涂层的雨刮器橡胶具有优良的疏水性和抗老化性能。

Description

一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶疏水材料技术领域，特别涉及一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层及其制备方法。
背景技术
雨刮器是用来刷刮除附着于车辆挡风玻璃上的雨点及灰尘的设备，以改善驾驶人的能见度，增加行车安全。雨刮器常伴随雨水，高温暴晒，冰雪等恶劣工况。雨刮器在恶劣工况下寿命很短，夏日强烈的高温会考验雨刷的橡胶材质，长期下去会造成变形或失去弹性；冬季室外温度较低时，若雨刮器和玻璃上的积水没有及时清理，会导致雨刮器结冰无法正常工作，低温也有可能令雨刮片产生龟裂或者破损，划伤汽车的玻璃。CN201811021622.7发明专利通过石墨烯加热通电加热实现除雾和除冰功能，其他专利则是通过改变雨刮器结构或者制备疏水膜形式提高雨刮器疏水能力，但专利没有解决老化和疏水问题。
发明内容
本发明的第一个目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层；本发明的第二个目的是提供一种上述抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法。
本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层，其特征在于，涂层材料包括如下所示的各组分及质量百分含量：
Figure BDA0002588282660000011
Figure BDA0002588282660000021
本发明的第二个目的可通过下列技术方案来实现：一种上述抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：将PTFE、炭黑、CeO2、氧化锌、石墨烯进行球磨混合；
S02：将有机氟改性丙烯酸酯、聚氨酯丙烯、NPEF-170环氧树脂进行搅拌混合，得到混合液体；
S03：将步骤S01中球磨混合后的粉末及二丙酮醇，二乙基乙醇，正丁醇，和异丁醇加入到混合液体中，进行搅拌，得到涂层材料。
优选地，步骤S01中，所述的PTFE、炭黑、CeO2、氧化锌、石墨烯的颗粒度均小于1.5μm。
优选地，步骤S01中，球磨混合时间至少为12小时，环境温度低于30℃。
优选地，步骤S02中，搅拌时间至少为2小时，搅拌温度不超过30℃。
优选地，所述的制备方法，还包括如下步骤：
(1)将橡胶放入酒精，然后超声震荡清洗；
(2)用打磨机对橡胶的表面进行粗化处理；
(3)对粗化后的橡胶再次进行超声震荡清洗；
(4)对橡胶先进行预热处理，然后将配置好的涂层材料喷涂到橡胶表面，最后进行固化，得到石墨烯疏水涂层。
优选地，步骤(2)中，橡胶粗化后的的表面粗糙度为1.0-1.2μm。
优选地，步骤(4)中，橡胶的预热温度为40-70℃。
优选地，步骤(4)中，喷涂时，喷枪压力为0.4MPa，喷嘴直径为0.4mm，喷枪喷涂角度为70-90°，喷涂距离为80-120mm，喷枪移动速度为50-80mm/s，涂层喷涂厚度为0.5-2μm。
优选地，涂层固化处理温度为40-80℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明在雨刮器橡胶上涂覆石墨烯疏水涂层，与普通的雨刮器相比，本发明雨刮器的疏水效果好，制成的涂层具有优良的疏水性。
2、本发明的雨刮器橡胶涂覆有石墨烯疏水涂层后，更不易老化，与普通的雨刮器相比，抗老化性能大大增高。
附图说明
图1是本发明的疏水性测试结果示意图；
图2是本发明老化后除水率测试结果示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作
进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
涂层材料的制备
1、将颗粒度均小于1.5μm的PTFE、炭黑、CeO2、氧化锌、石墨烯进行球磨混合；球磨混合时间12小时，环境温度低于30℃，得到球磨混合后的粉末。
2、将有机氟改性丙烯酸酯、聚氨酯丙烯、NPEF-170环氧树脂进行搅拌混合，得到混合液体。
3、将球磨混合后的粉末及二丙酮醇，二乙基乙醇，正丁醇，和异丁醇加入到混合液体中，搅拌2小时，搅拌温度最高30℃，得到涂层材料。
涂层的制备
1、将雨刮器橡胶放入酒精，然后超声震荡清洗，从而去除雨刮器橡胶上附着的油污等杂质，清洗时间为10min。
2、用具有机械钢丝刷打磨头的手动打磨机对雨刮器橡胶进行粗糙度处理，处理后的橡胶表面的粗糙度(Ra)为1.0-1.2μm。
3、对粗化后的橡胶表面再次进行清洗，放入酒精，然后超声震荡，清洗时间为5min。
4、接着对雨刮器橡胶进行预热处理，预热处理温度为40-70℃。
5、将配置的涂层材料通过喷枪喷涂到橡胶表面，喷枪压力0.4MPa，喷嘴0.4mm，喷枪喷涂角度为70-90°，喷涂距离为80-120mm，喷枪移动速度为50-80mm/s；喷涂厚度为0.5-2μm。
6、将喷涂有液体涂层材料的雨刮器放置在加热炉中，加热温度为40-80℃，最终固化得到石墨烯疏水涂层。
性能测试
1、疏水性测试
按照GB15085-2013汽车风窗玻璃刮水器和洗涤器性能要求和试验方法，对普通雨刮器和制备有本涂层的雨刮器进行疏水性测试。对比测试结果如图1所示。普通橡胶的疏水角为86°，在橡胶上制备有本发明涂层，橡胶的疏水性能提高到127°，橡胶在汽车玻璃上刮拭后雨水残留得到降低。
2、老化后除水率测试
将普通雨刮器和制备有本涂层的雨刮器加热60℃，保温1小时，迅速放置在-18℃冰箱中1小时，反复测试120小时，再进行刮雨除水，普通除水率68％，涂层除水率81％，说明本发明带有涂层的雨刮器的抗老化能力提高，如图2所示。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层，其特征在于，涂层材料包括如下所示的各组分及质量百分含量：
Figure FDA0002588282650000011
2.一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：将PTFE、炭黑、CeO2、氧化锌、石墨烯进行球磨混合；
S02：将有机氟改性丙烯酸酯、聚氨酯丙烯、NPEF-170环氧树脂进行搅拌混合，得到混合液体；
S03：将步骤S01中球磨混合后的粉末及二丙酮醇，二乙基乙醇，正丁醇，和异丁醇加入到混合液体中，进行搅拌，得到涂层材料。
3.根据权利要求2所述的一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述的PTFE、炭黑、CeO2、氧化锌、石墨烯的颗粒度均小于1.5μm。
4.根据权利要求2所述的一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤S01中，球磨混合时间至少为12小时，环境温度低于30℃。
5.根据权利要求2所述的一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤S02中，搅拌时间至少为2小时，搅拌温度不超过30℃。
6.根据权利要求2所述的一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述的制备方法，还包括如下步骤：
(1)将橡胶放入酒精，然后超声震荡清洗；
(2)用打磨机对橡胶的表面进行粗化处理；
(3)对粗化后的橡胶再次进行超声震荡清洗；
(4)对橡胶先进行预热处理，然后将配置好的涂层材料喷涂到橡胶表面，最后进行固化，得到石墨烯疏水涂层。
7.根据权利要求6所述的一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，橡胶粗化后的的表面粗糙度为1.0-1.2μm。
8.根据权利要求6所述的一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，橡胶的预热温度为40-70℃。
9.根据权利要求6所述的一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，喷涂时，喷枪压力为0.4MPa，喷嘴直径为0.4mm，喷枪喷涂角度为70-90°，喷涂距离为80-120mm，喷枪移动速度为50-80mm/s，涂层喷涂厚度为0.5-2μm；涂层固化处理温度为40-80℃。
10.根据权利要求6所述的一种抗老化石墨烯雨刮器疏水涂层的制备方法，其特征在于，涂层固化处理温度为40-80℃。
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