含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂料及其制備工藝，尤其涉及一種含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002]與傳統(tǒng)的溶劑型涂料相比，水性涂料具有價格低、使用安全，節(jié)省資源和能源，減少環(huán)境污染和公害等優(yōu)點，因而已成為當前發(fā)展涂料工業(yè)的主要方向。其中，水性丙烯酸酸酯涂料是水性涂料中發(fā)展最快、品種最多的無污染型涂料之一，其適用于汽車、船舶、機械設備、礦山、采掘、冶金、化工、家具、儀器儀表、建筑內外墻、地坪、金屬制品、戶外廣告、護欄等金屬、非金屬表面的防腐涂裝。
[0003]然而，現(xiàn)有的水性丙烯酸酸酯涂料在應用時，普遍存在耐水性較低，力學性能較弱等缺陷，因此，業(yè)界亟待發(fā)展出一種具有綜合性能的高性能水性丙烯酸酯涂料，以適應實際應用的需求。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料及其制備方法與應用，以克服現(xiàn)有技術中的不足。
[0005]為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0006]在一些實施方案中提供了一種含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料，其包含作為主要成膜物質的純丙乳液和/或苯丙乳液，以及，0.01wt%? 5wt%磺化石墨烯。
[0007]在一些較為優(yōu)選的實施方案之中，所述涂料包含0.lwt%? lwt%磺化石墨稀。
[0008]在一些較為優(yōu)選的實施方案之中，所述磺化石墨烯的徑向尺寸為0.05 μπι?100 μ m，厚度為0.5nm?20nm，所述磺化石墨烯內磺酸基的含量以碳元素與硫元素的摩爾比表示為12:1?3:1。
[0009]進一步的，所述涂料中還可包含輔助組分，例如無機填料、顏料、分散劑、消泡劑、成膜劑和流平劑中的任一種或多種的組合。
[0010]在一些實施方案中還提供了一種含石墨稀的尚性能水性丙稀酸酯涂料的制備方法，其包括:將作為主要成膜物質的純丙和/或苯丙乳液與輔助組分復配，并加入磺化石墨稀，均勾混合形成所述涂料，并且所述涂料包含0.01wt%? 5wt%磺化石墨稀。
[0011]在一些實施方案中還提供了所述含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料的用途。
[0012]例如，在一些實施方案之中提供了一種由所述含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料固化形成的涂層。
[0013]又例如，在一些實施方案之中提供了一種裝置，其包含所述的涂層。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括:通過在水性丙烯酸酯涂料中添加極少量的磺化石墨烯，使形成的涂層的綜合性能較之現(xiàn)有水性丙烯酸酯涂料形成的涂層有大幅提升，例如，拉伸強度提升20-60%，斷裂伸長率提升25-70%，導熱率提升20-100%，耐水性提高明顯，導電性呈數(shù)量級提升，氣體阻隔性提升10-80%，其易于制備，成本低廉，可應用于水性丙烯酸涂料的增韌、導熱、防腐等眾多領域。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明的一個方面提供了一種含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料，其包含作為主要成膜物質的純丙乳液和/或苯丙乳液，以及，0.01wt%? 5wt%磺化石墨烯。
[0016]在一些較為優(yōu)選的實施方案之中，所述涂料包含0.lwt%? lwt%磺化石墨稀。
[0017]在一些較為優(yōu)選的實施方案之中，所述磺化石墨烯的徑向尺寸為0.05 μπι?100 μ m，厚度為0.5nm?20nm，所述磺化石墨烯內磺酸基的含量以碳元素與硫元素的摩爾比表示為12:1?3:1。
[0018]進一步的，所述涂料中還可包含輔助組分，例如無機填料、顏料、分散劑、消泡劑、成膜劑和流平劑中的任一種或多種的組合。
[0019]前述純丙乳液、苯丙乳液可通過市售途徑獲取或自制(參考《中國膠粘劑》，2005，14:34-38 ;《新型建筑材料》，2003，21:46-48等)。
[0020]其中，所述無機填料可以選自鈦白粉、碳酸鈣、ZnO微粉、氧化硅納米粒子等。
[0021]其中，所述顏料可以選自鈦白粉、炭黑或其它常見有機或無機顏料。
[0022]其中，所述分散劑(Dispersant)是一種在分子內同時具有親油性和親水性兩種相反性質的界面活性劑，主要用以增加油性以及水性組分在同一體系中的相容性，其可選自但不限于嵌段高分子共聚物、羧酸鹽類聚合物或合成高分子類聚合物等。
[0023]其中，所述成膜劑(film coalescing aid)是能夠促進高分子化合物塑性流動和彈性變形，改善聚結性能，能在較廣泛施工溫度范圍內成膜的物質。
[0024]其中，所述消泡劑的作用是在涂料涂布過程中，消除在使用或攪拌過程中產生的氣泡，從而，減少了漆膜由于產生的氣泡而導致的漆膜產生的缺陷。其可以選用但不限于礦物油、聚硅氧烷聚醚共聚物、聚醚類和改性有機硅等，例如可優(yōu)選為BYK公司產品BYK-019、BYK-020、BYK-024、BYK-028 或 BYK-1730。
[0025]其中，所述流平劑(Leveling agent)是能促使涂料在干燥成膜過程中形成一個平整、光滑、均勻的涂膜，能有效降低涂飾液表面張力，提高其流平性和均勻性的一類物質，其可選用表面活性劑或聚丙烯酸、羧甲基纖維素等業(yè)界已知的物質，例如可優(yōu)選為BYK公司產品 BYK-380N、BYK-381、BYK-307、BYK-341、BYK-345、BYK-346 或 BYK-348 等。
[0026]在一些較佳的具體實施案例之中，所述涂料包含質量比為70?100:30?50:10?30:0.1?0.5:0.1?0.4:0.2?0.5:0.05?0.2的純丙或苯丙乳液與鈦白粉、碳酸鈣、分散劑、消泡劑、成膜劑和流平劑。
[0027]在一些實施例之中，所述涂料還可包括其它組分，例如可促進其中的成膜組分聚合的催化劑、擴鏈劑、引發(fā)劑、增粘劑、助溶劑等等，其均可選用業(yè)界知悉的合適類型。
[0028]其中，所述水性助溶劑可選自異丙醇、乙二醇丁醚、醇酯-12或二丙二醇丁醚等。
[0029]其中，所述光引發(fā)劑可以選自Irfacurel84、Darocurel 173、Irfacure2959 或Irfacure819 等。
[0030]本發(fā)明的另一個方面還提供了一種含石墨稀的尚性能水性丙稀酸酯涂料的制備方法，其包括:將作為主要成膜物質的純丙和/或苯丙乳液與輔助組分復配，并加入磺化石墨稀，均勾混合形成所述涂料，并且所述涂料包含0.01wt%? 5wt%磺化石墨稀。
[0031]在一些實施方案中，所述涂料的制備方法可以包括:將純丙或苯丙乳液與鈦白粉、碳酸鈣、分散劑、消泡劑、成膜劑和流平劑按照70?100:30?50:10?30:0.1?0.5:0.1?0.4:0.2?0.5:0.05?0.2的質量比復配，并加入磺化石墨稀，均勾混合形成所述涂料。
[0032]本發(fā)明的又一個方面還提供了所述含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料的用途。