CN112796155A - 一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及耐磨涂料技术领域，具体涉及一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料及其制备方法。所述提高纸滑板耐用性的耐磨涂料包括液料和粉料，所述液料、粉料的质量比为1：(2‑2.5)；按重量份计，所述液料包括：复合乳液50‑60份、氧化石墨烯2‑3份、成膜助剂1‑2份、分散剂4‑6份、消泡剂0.2‑0.4份、增稠剂0.5‑1份、水30‑40份；所述复合乳液由叔丙乳液和丙烯酸酯类共聚乳液按质量比为1：(1.2‑1.8)混合而成；所述粉料由石英粉、重钙粉和水泥按质量比为(1.2‑1.5)：(0.4‑0.5)：1混合而成。本申请提供的提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，提高了丙烯酸酯类共聚乳液的机械性能和耐久性，涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性好、耐用性久，耐磨涂料的稳定性好。

Description

一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料及其制备方法

技术领域

本申请涉及耐磨涂料技术领域，具体涉及一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料及其制备方法。

背景技术

纸滑板(Paper Slip Sheet)又称纸滑托盘，是替代木、塑料托盘的理想产品，纸滑板体积小，重量轻，非常适合于集装箱、货车运输和仓库内周转，可广泛地应用在各个领域，特别是电子、塑胶、玩具、五金、饮料等行业。纸滑板采用全木浆440g/m²+440g/m²复合材料制备得到，所用材料属环保材料，符合出口至欧美、日本等国的环保标准，可100％回收再利用，低碳环保，市场前景广阔。

纸滑板常用于仓库周转或多次重复使用，但其使用次数有限，纸滑板的耐用性，由其在实际应用中的使用次数决定，而影响纸滑板使用次数的因素很多，例如：纸滑板表面耐磨、防滑层的涂布量的影响、箱纸板复合的纤维方向、实际搬运中的载重量、使用场合地面的粗糙程度即摩擦系数等。为了改善提高纸滑板在周转中的耐用性能，在纸滑板与地面接触的一面涂布耐磨层，以适应潮湿的地面。在纸滑板与包装件接触面涂布防滑层，提升纸滑板表面摩擦系数，增加包装件与纸滑板间的摩擦力，使包装件在搬运中不易错位，更加稳定。

目前，耐磨层使用的耐磨涂料常为聚丙烯酸酯乳液，具有聚合物涂膜的延伸性，也具有水性凝胶材料的高强度、易与潮湿基层粘结的优点，但聚丙烯酸酯乳液膜的耐久性和力学性能较差，其制备的耐磨层在使用几次后耐磨性明显降低，与潮湿地面的耐磨性降低，导致纸滑板表面磨损严重。

针对上述相关技术，申请人认为亟需研发一种新型耐磨涂料，降低纸滑板与潮湿地面的摩擦，提高纸滑板的耐用性。

发明内容

为了降低纸滑板与潮湿地面的摩擦系数、提高纸滑板耐用性，本申请提供一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，采用如下技术方案实现：一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，包括液料和粉料，所述液料、粉料的质量比为1：(2-2.5)；按重量份计，所述液料包括：复合乳液50-60份、氧化石墨烯2-3份、成膜助剂1-2份、分散剂4-6份、消泡剂0.2-0.4份、增稠剂0.5-1份、水30-40份；所述复合乳液由叔丙乳液和丙烯酸酯类共聚乳液按质量比为1：(1.2-1.8)混合而成；所述粉料由石英粉、重钙粉和水泥按质量比为(1.2-1.5)：(0.4-0.5)：1混合而成。

通过采取上述技术方案，叔丙乳液玻璃化温度高，成膜温度低，与纸滑板纤维的附着力强，丙烯酸酯类共聚乳液柔性较强，采用叔丙乳液和丙烯酸酯类共聚乳液的复配提高了涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性，还有利于氧化石墨烯的分散，提高了耐磨涂料的稳定性；氧化石墨烯的加入有利于提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性，更提高了丙烯酸酯类共聚乳液的机械性能和耐久性。

优选的，所述叔丙乳液的固含量为47±1wt％。

通过采取上述技术方案，本申请采用固含量为47±1wt％的叔丙乳液，其与氧化石墨烯的相容性好，进一步氧化石墨烯的分散，提高耐磨涂料的稳定性。

优选的，所述丙烯酸酯类共聚乳液的最低成膜温度为50-60℃。

通过采取上述技术方案，采用最低成膜温度为50-60℃的丙烯酸酯类共聚乳液，其水化交联程度高，随着水分的蒸发，丙烯酸酯类共聚物上的反应基团跟水中的小分子交联剂发生缩合反应，形成三维网状结构，大大提高了涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性。

优选的，所述氧化石墨烯的含氧量为30-50wt％，所述氧化石墨烯的直径为1-5microns。

通过采用上述技术方案，本申请采用含氧量为30-50wt％且直径为1-5microns的氧化石墨烯，不仅提高了氧化石墨烯在水中的分散性，有利于氧化石墨烯与丙烯酸酯类共聚物上的三维网状结构匹配，牢牢抓住氧化石墨烯，提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性。

优选的，所述分散剂为酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液和双琥珀酯磺酸钠盐的混合物。

通过采用上述技术方案，采用酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液和双琥珀酯磺酸钠盐复配，酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液不仅提高了氧化石墨烯和粉料的分散性，提高了耐磨涂料的稳定性，双琥珀酯磺酸钠盐还能提高耐磨涂料涂布时的附着力，进一步提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性。

优选的，所述酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液和双琥珀酯磺酸钠盐的质量比为1：(2-3)。

通过采用上述技术方案，控制酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液和双琥珀酯磺酸钠盐的质量比，可以提高双琥珀酯磺酸钠盐的低温稳定性和光照稳定性，进一步提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性。

优选的，所述消泡剂由直链矿物油基消泡剂和有机硅消泡剂按质量比为(1.6-2.2)：1混合而成。

通过采用上述技术方案，直链矿物油基消泡剂和有机硅消泡剂复配，尤其是直链矿物油基消泡剂HT-601与有机硅消泡剂HT-508复配，不仅可以防止耐磨涂料涂布时出现缩孔，提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性，且控制直链矿物油基消泡剂和有机硅消泡剂的质量比，还可以提高耐磨涂料的稳定性。

优选的，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂，所述聚氨酯增稠剂在25℃的布氏粘度为2500-3500cps；更优选的，所述聚氨酯增稠剂在25℃的布氏粘度为3000cps。

通过采用上述技术方案，本申请采用布氏粘度为3000cps的聚氨酯增稠剂，具有极佳的增稠及流动效果，且其与复合乳液的配伍性好，不仅提高了耐磨涂料的稳定性，且提高耐磨涂料与纸滑板的附着力，大大提高了涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性。

优选的，所述液料还包括0.5-1重量份的气相二氧化硅，所述气相二氧化硅的比表面积为200-400m²/g；更优选的，所述气相二氧化硅的比表面积为400m²/g。

通过采用上述技术方案，气相二氧化硅的加入可以提高涂料的稳定性，尤其是高比表面积的气相二氧化硅，在体系中的分散性更强，更好的起到防沉效果，且与氧化石墨烯间氢键作用较强，可以大大提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性。

第二方面，本申请提供一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料的制备方法，采用如下的技术方案：

一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将氧化石墨烯、分散剂加入水中，超声分散均匀，得氧化石墨烯分散液；

S2：将S1步骤所述氧化石墨烯分散液、消泡剂、增稠剂加入到复合乳液中，电动搅拌，加入气相二氧化硅，搅拌均匀，得料液；

S3：将粉料加入到S2步骤所述料液中，搅拌至粉料全部溶解，得提高纸滑板耐用性的耐磨涂料。

通过采用上述技术方案，本申请先将分散剂超声分散氧化石墨烯，更好的发挥氧化石墨烯的作用，不仅可以提高耐磨涂料的稳定性，还能提高耐磨涂料的力学性能和耐久性，更提高了涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请加入氧化石墨烯，提高了丙烯酸酯类共聚乳液的机械性能和耐久性，提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性；采用叔丙乳液和丙烯酸酯类共聚乳液的复配提高了涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性，还有利于氧化石墨烯的分散，提高了耐磨涂料的稳定性；

2、本申请采用酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液和双琥珀酯磺酸钠盐复配并控制两者的质量比，不仅提高了氧化石墨烯和粉料的分散，还能提高耐磨涂料涂布时的附着力，提高双琥珀酯磺酸钠盐的低温稳定性和光照稳定性；

3、本申请采用直链矿物油基消泡剂和有机硅消泡剂复配，不仅可以防止耐磨涂料涂布时出现缩孔，提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性，且控制两者的质量比，还可以提高耐磨涂料的稳定性；

4、本申请采用高比表面积的气相二氧化硅，更好的起到防沉效果，且与氧化石墨烯间氢键作用较强，可以大大提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性；

5、本申请先将分散剂超声分散氧化石墨烯，更好的发挥氧化石墨烯的作用，不仅可以提高耐磨涂料的稳定性，还能提高耐磨涂料的力学性能和耐久性，更提高了涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

若无特殊说明，以下实施例中使用的原料来源于下表1，下表1中没提及的原料均购买自国药集团化学试剂有限公司。

表1

实施例

实施例1

实施例1提供了一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，其制备步骤为：

S1：将2kg氧化石墨烯TNGO、4kg分散剂(十二烷基苯磺酸钠)加入30kg水中，超声分散均匀，得氧化石墨烯分散液；

S2：将S1步骤所述氧化石墨烯分散液、0.2kg消泡剂AKN-3801、0.5kg羟丙基甲基纤维素增稠剂加入到50kg复合乳液中，电动搅拌，加入0kg气相二氧化硅，得料液；

S3：将115kg粉料加入到S2步骤所述料液，搅拌至粉料全部溶解，得提高纸滑板耐用性的耐磨涂料；

其中，所述复合乳液为23kg PD-9A叔丙乳液和27kg PD－1B苯丙乳液的混合液；所述粉料为53kg石英粉(100目)、18kg重钙粉(600目)、44kg 425白水泥的混合物。

实施例2-7，同实施例1，不同之处在于：所述提高纸滑板耐用性的耐磨涂料的制备原料的质量和种类不同，具体如表2所示。

表2

实施例8，同实施例7，不同之处仅在于：所述PD-9B叔丙乳液替换为PD-9D叔丙乳液。

实施例9，同实施例8，不同之处仅在于：所述PD－1B苯丙乳液替换为PD-Hiqua2000乳液。

实施例10，同实施例9，不同之处仅在于：所述氧化石墨烯TNGO替换为氧化石墨烯TNGO-10。

实施例11，同实施例9，不同之处仅在于：所述氧化石墨烯TNGO替换为氧化石墨烯TNGO-3。

实施例12，同实施例11，不同之处仅在于：所述分散剂为酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液HT A30和双琥珀酯磺酸钠盐HT-5083的混合物，所述酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液HT A30和双琥珀酯磺酸钠盐HT-5083的质量比为1：2。

实施例13-17，同实施例12，不同之处仅在于：所述酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液HT A30和双琥珀酯磺酸钠盐HT-5083的质量比不同，具体见表3。

表3

实施例18，同实施例14，不同之处仅在于：所述消泡剂为直链矿物油基消泡剂HT-601和有机硅消泡剂HT-507的混合物，所述直链矿物油基消泡剂HT-601和有机硅消泡剂HT-507的质量比为1.6：1。

实施例19-23，同实施例18，不同之处仅在于：所述直链矿物油基消泡剂HT-601和有机硅消泡剂HT-507的质量比不同，具体见表4。

表4

实施例24，同实施例20，不同之处仅在于：所述有机硅消泡剂HT-507替换为有机硅消泡剂HT-508。

实施例25，同实施例24，不同之处仅在于：所述羟丙基甲基纤维素增稠剂C-109替换为聚氨酯高分子化合物水溶液AR－2。

实施例26，同实施例24，不同之处仅在于：所述羟丙基甲基纤维素增稠剂C-109替换为聚氨酯增稠剂HT-820。

对比例

对比例1，同实施例1，不同之处仅在于：所述叔丙乳液等量替换为丙烯酸酯类共聚乳液。

对比例2，同实施例1，不同之处仅在于：所述丙烯酸酯类共聚乳液等量替换为叔丙乳液。

对比例3，同实施例1，不同之处仅在于：所述氧化石墨烯替换为石墨烯TNPRGO，购买自中国科学院成都有机化学有限公司。

对比例4，同实施例1，不同之处仅在于：无氧化石墨烯。

对比例5，市售耐磨涂料，JS聚合物水泥耐磨涂料，购买自山东省金帅耐磨材料有限公司。

应用例

应用例1-26、对比应用例1-5

分别将实施例1-26和对比例1-5提供的耐磨涂料涂布在纸滑板(型号为CC-001，购买自上海锦咏包装材料有限公司)，涂布量为42g/m²，干燥，得涂布有耐磨涂料的纸滑板。

性能检测试验

针对本申请应用例1-26和对比应用例1-5提供的涂布有耐磨涂料的纸滑板，进行如下的性能检测：

1.动摩擦系数：分别将应用例1-26和对比应用例1-5提供的涂布有耐磨涂料的纸滑板，参照GBJ 97-1987水泥混凝土路面施工及验收规范，将水泥、砂和水按质量比为1:3:0.6的比例混合制成10cm×30cm的水泥路面；将涂布有耐磨涂料的纸滑板放置在水泥路面上，用

兰光国际品牌摩擦系数仪测试涂布有耐磨涂料的纸滑板与水泥路面之间的动摩擦系数，以不涂布耐磨涂料的纸滑板为对照组，测试结果见表5。

2.耐用性：分别将应用例1-26和对比应用例1-5提供的涂布有耐磨涂料的纸滑板在100℃下放置1个月，将涂布有耐磨涂料的纸滑板的最左侧，再将0.5t的载重物堆码在涂布有耐磨涂料的纸滑板上，把安装有推拉器的叉车停在涂布有耐磨涂料的纸滑板一侧，以4.91cm/s的速度进行重复推拉实验(沿纸滑板十字粘合方向)，记录纸滑板出现磨损得到推拉次数，其中推拉器对载有一定重量包装件的纸滑板一夹、一拉(装载)、一提、一推(卸载)为1次计数，测试结果见表5。

表5

针对本申请实施例1-26和对比例1-4提供的耐磨涂料，进行如下的性能检测：

3.稳定性：将实施例1-26和对比例1-4提供的耐磨涂料在-10℃放置1个月，观察是否出现分层，测试结果见表6。

表6

以下结合表5和表6提供的检测数据，详细说明本申请。

从本申请应用例1-7和实施例1-7可知，气相二氧化硅的加入可以提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性，还可以提高耐磨涂料的稳定性。综合考虑，实施例7较优。

从本申请应用例1和对比应用例1-5、实施例1和对比例1-4可知，氧化石墨烯的加入有利于提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性，叔丙乳液和丙烯酸酯类共聚乳液的复配提高了涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性，还有利于氧化石墨烯的分散，提高了耐磨涂料的稳定性。

从本申请实施例7-9、应用例7-9可知，采用PD-9D叔丙乳液可以提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性；采用PD-Hiqua2000乳液进一步提高了耐磨性和耐用性。

从本申请实施例9-11、应用例7-9可知，采用氧化石墨烯TNGO-3可以提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性，还利于在耐磨涂料中的分散。

从本申请实施例12-17、应用例12-17可知，酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液和双琥珀酯磺酸钠盐复配，不仅提高了氧化石墨烯和粉料的分散，提高了耐磨涂料的稳定性，且控制酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液和双琥珀酯磺酸钠盐的质量比，还能进一步提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性。

从本申请实施例18-23、应用例18-23可知，直链矿物油基消泡剂和有机硅消泡剂复配，尤其是直链矿物油基消泡剂HT-601与有机硅消泡剂HT-508复配，不仅可以防止耐磨涂料涂布时出现缩孔，提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性，且控制直链矿物油基消泡剂和有机硅消泡剂的质量比，还可以提高耐磨涂料的稳定性。

从本申请实施例24-26、应用例24-26可知，采用聚氨酯增稠剂HT-820不仅提高了耐磨涂料的稳定性，还能提高涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性。

下面选择本申请实施例26提供的耐磨涂料，进行不同涂布量对涂布有耐磨涂料的纸滑板的耐磨性和耐用性的影响：

5.涂布量的影响：在应用例26的基础上，改变的地方仅在于：涂布量不同，具体见表7。

表7

涂布量(g/m<sup>2</sup>)	10	20	30	40	42	45	50
								动摩擦系数	0.384	0.358	0.324	0.239	0.183	0.256	0.281
静摩擦系数	0.612	0.562	0.492	0.446	0.391	0.475	0.537

从表7可知，有耐磨涂料的纸滑板与水泥地面之间的摩擦系数随着涂布量的增大，呈先降低后升高的趋势，说明耐磨剂的用量过大，会导致涂层过厚，不利于涂料吸附在纸滑板的表面，而且使涂布后的表面凹凸不平，涂布量过多黏度也会增加，还会使纸滑板湿度增加，变得柔软。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，包括液料和粉料，其特征在于，所述液料、粉料的质量比为1：(2-2.5)；按重量份计，所述液料包括：复合乳液50-60份、氧化石墨烯2-3份、成膜助剂1-2份、分散剂4-6份、消泡剂0.2-0.4份、增稠剂0.5-1份、水30-40份；所述复合乳液由叔丙乳液和丙烯酸酯类共聚乳液按质量比为1：(1.2-1.8)混合而成；所述粉料由石英粉、重钙粉和水泥按质量比为(1.2-1.5)：(0.4-0.5)：1混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，其特征在于，所述叔丙乳液的固含量为47±1wt%。

3.根据权利要求1所述的一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯类共聚乳液的最低成膜温度为50-60℃。

4.根据权利要求1所述的一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，其特征在于，所述氧化石墨烯的含氧量为30-50wt%，所述氧化石墨烯的直径为1-5microns。

5.根据权利要求1所述的一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，其特征在于，所述分散剂为酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液和双琥珀酯磺酸钠盐的混合物。

6.根据权利要求5所述的一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，其特征在于，所述酸性基团改性的聚丙烯酸酯水溶液和双琥珀酯磺酸钠盐的质量比为1：(2-3)。

7.根据权利要求1所述的一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，其特征在于，所述消泡剂由直链矿物油基消泡剂和有机硅消泡剂按质量比为(1.6-2.2)：1混合而成。

8.根据权利要求1所述的一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，其特征在于，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂，所述聚氨酯增稠剂在25℃的布氏粘度为2500-3500cps。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料，其特征在于，所述液料还包括0.5-1重量份的气相二氧化硅；所述气相二氧化硅的比表面积为200-400m²/g。

10.权利要求9所述的一种提高纸滑板耐用性的耐磨涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将氧化石墨烯、分散剂加入水中，超声分散均匀，得氧化石墨烯分散液；

S2：将S1步骤所述氧化石墨烯分散液、消泡剂、增稠剂加入到复合乳液中，电动搅拌，加入气相二氧化硅，搅拌均匀，得料液；

S3：将粉料加入到S2步骤所述料液中，搅拌至粉料全部溶解，得提高纸滑板耐用性的耐磨涂料。