[发明专利]负载纳米石墨烯的蜡浆及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于精细化工聚合物材料技术领域，具体涉及一种负载纳米石墨烯的蜡浆及其制备方法和用途。

背景技术

石墨烯具有极高的比表面积、超强的导热导电性能、高的强度和自润滑性能。近来，石墨烯的制备及应用已经取得明显的成就，制备技术已经普及。

蜡乳液或蜡分散体在涂料和油墨中的应用是已经普及的技术。

将石墨烯用在涂料和油墨体系中，存在分散和聚集难题。目前，用于涂料和油墨的负载纳米石墨烯的蜡浆技术尚未见诸报道。

发明内容

本发明的目的是针对上述状况，而提出的一种负载纳米石墨烯的蜡浆及其制备方法和用途。

本发明将石墨烯附聚在蜡分散体中蜡的颗粒表面上，在石墨烯和蜡构筑的体系中，形成石墨烯的富集相。负载石墨烯的蜡颗粒在涂料和油墨的固化过程中又因与基体材料的不相容性而富集在涂料的表层，从而构成了又一个富集相，构成一个双逾越体系。

本发明的技术方案：负载纳米石墨烯的蜡浆，其特征在于所述蜡浆为粒径20-40nm超细纳米石墨烯颗粒负载在粒径200-800nm蜡颗粒上的蜡的分散体，分散体的固含量15-25%，其中石墨烯与蜡的比例为1：10-1：12。

所述蜡包括天然蜡和合成蜡；天然蜡选自巴西棕榈蜡、米糠蜡或褐煤蜡，合成蜡选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚酰胺蜡、聚四氟乙烯蜡。 

所述蜡浆为油性蜡浆或水性蜡浆。

所述纳米石墨烯包括纳米氧化石墨烯和纳米还原石墨烯。

本发明所述负载纳米石墨烯的蜡浆的制备方法，其特征在于包括油性蜡浆或水性蜡浆的制备、纳米石墨烯流体制备及最终产品蜡浆的制备。

所述油性蜡浆是将蜡溶于加热的溶剂中，然后在超声波作用下快速冷凝析出制得，或者将蜡微粉在溶剂中研磨制得。

所述水性蜡浆是蜡乳液或蜡微粉在水中的分散体。

所述纳米石墨烯流体制备是将纳米石墨烯在超声和搅拌条件下，缓和地加入水性或油性分散液中，持续超声，获得纳米级别粒径的稀分散液，然后离心浓缩至固含量为3-8%的纳米石墨烯流体，优选纳米石墨烯流体固含量5-7%。

所述水性分散液是含表面活性剂的去离子水或去离子水与乙醇、氨水的混合液体；油性分散液是芳烃溶剂油（Aromotic Solvent Oil）、二甲苯、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺的一种或几种的混合液。

所述最终产品的制备是将纳米石墨烯流体在超声和搅拌条件下，逐渐滴入相应的水性或油性蜡浆料中，最后将混合物通过循环研磨机控温研磨，使纳米石墨烯颗粒包覆在蜡的颗粒上，产品呈浓浆状。

所述超声持续时间不低于30min，研磨时间不低于4h。

本发明所述负载纳米石墨烯的蜡分散体用于涂料、油墨或皮革涂饰中，添加量按固含量计为总重量的1-6%，起耐磨擦、抗静电以及阻隔电磁波作用。

本发明成功解决了石墨烯用在涂料和油墨体中存在的分散和聚集难题，制备的负载纳米石墨烯的蜡浆，既可用于油性涂料和油墨，也可以用于水性涂料和油墨以及用于皮革涂饰。由于纳米石墨烯具有超高的导电导热性以及良好的自润滑性，它的添加将使涂层的耐摩擦性能大幅度提高。由于石墨烯薄片在蜡颗粒表面的聚集以及蜡颗粒在涂层表面的聚集，形成双逾越，涂层表面导电性大幅提高，从而为涂层的静电消除以及电磁波阻隔起着重要作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明加以详细描述。

实施例

为了方便纳米石墨烯在涂料以及油墨中的添加并避免在贮存和使用过程石墨烯颗粒聚集，本实施例将粒径为20-40nm超细纳米石墨烯颗粒负载在粒径200-800nm的蜡的颗粒上形成分散体。蜡浆分为油性和水性蜡浆两种。

本实施例负载纳米石墨烯油性和水性蜡浆按如下步骤制备：

一、     载体蜡浆的制备

用于制备载体蜡浆分油性和水性蜡浆，本实施例油性蜡浆采用混有20%聚四氟乙烯蜡的聚乙烯蜡，水性蜡浆采用酸值为18mgKOH/g，针入度为1.5mm的氧化聚乙烯蜡。

1.1油性蜡浆的制备

本实施例用于制备油性蜡浆的分散液采用芳烃溶剂油、二甲苯、乙酸乙酯1：1：1的混合物。

溶融析出法制备油性蜡浆：在按比例配制的有机溶剂中，取1/2溶剂加入按重量比5-10%的蜡粉体，加热溶解，待蜡粉完全溶解成透明溶液后，在缓缓搅拌和超声振荡条件下快捷加入另外的1/2冷溶剂中，蜡从冷却的溶剂中析出，控制蜡粒径200-400nm之间。待蜡液完全冷却之后，将其置于离心机浓缩至固含量5-20%。