[发明专利]含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制备工艺，尤其涉及一种含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料及其制备方法与应用。

背景技术

与传统的溶剂型涂料相比，水性涂料具有价格低、使用安全，节省资源和能源，减少环境污染和公害等优点，因而已成为当前发展涂料工业的主要方向。其中，水性丙烯酸酸酯涂料是水性涂料中发展最快、品种最多的无污染型涂料之一，其适用于汽车、船舶、机械设备、矿山、采掘、冶金、化工、家具、仪器仪表、建筑内外墙、地坪、金属制品、户外广告、护栏等金属、非金属表面的防腐涂装。

然而，现有的水性丙烯酸酸酯涂料在应用时，普遍存在耐水性较低，力学性能较弱等缺陷，因此，业界亟待发展出一种具有综合性能的高性能水性丙烯酸酯涂料，以适应实际应用的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料及其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

在一些实施方案中提供了一种含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料，其包含作为主要成膜物质的纯丙乳液和/或苯丙乳液，以及，0.01wt％～5wt％磺化石墨烯。

在一些较为优选的实施方案之中，所述涂料包含0.1wt％～1wt％磺化石墨烯。

在一些较为优选的实施方案之中，所述磺化石墨烯的径向尺寸为0.05μm～100μm，厚度为0.5nm～20nm，所述磺化石墨烯内磺酸基的含量以碳元素与硫元素的摩尔比表示为12:1～3:1。

进一步的，所述涂料中还可包含辅助组分，例如无机填料、颜料、分散剂、消泡剂、成膜剂和流平剂中的任一种或多种的组合。

在一些实施方案中还提供了一种含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料的制备方法，其包括：将作为主要成膜物质的纯丙和/或苯丙乳液与辅助组分复配，并加入磺化石墨烯，均匀混合形成所述涂料，并且所述涂料包含0.01wt％～5wt％磺化石墨烯。

在一些实施方案中还提供了所述含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料的用途。

例如，在一些实施方案之中提供了一种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层。

又例如，在一些实施方案之中提供了一种装置，其包含所述的涂层。

与现有技术相比，本发明的优点包括：通过在水性丙烯酸酯涂料中添加极少量的磺化石墨烯，使形成的涂层的综合性能较之现有水性丙烯酸酯涂料形成的涂层有大幅提升，例如，拉伸强度提升20-60％，断裂伸长率提升25-70％，导热率提升20-100％，耐水性提高明显，导电性呈数量级提升，气体阻隔性提升10-80％，其易于制备，成本低廉，可应用于水性丙烯酸涂料的增韧、导热、防腐等众多领域。

具体实施方式

本发明的一个方面提供了一种含石墨烯的高性能水性丙烯酸酯涂料，其包含作为主要成膜物质的纯丙乳液和/或苯丙乳液，以及，0.01wt％～5wt％磺化石墨烯。

在一些较为优选的实施方案之中，所述涂料包含0.1wt％～1wt％磺化石墨烯。

在一些较为优选的实施方案之中，所述磺化石墨烯的径向尺寸为0.05μm～100μm，厚度为0.5nm～20nm，所述磺化石墨烯内磺酸基的含量以碳元素与硫元素的摩尔比表示为12:1～3:1。

进一步的，所述涂料中还可包含辅助组分，例如无机填料、颜料、分散剂、消泡剂、成膜剂和流平剂中的任一种或多种的组合。

前述纯丙乳液、苯丙乳液可通过市售途径获取或自制(参考《中国胶粘剂》,2005,14:34-38；《新型建筑材料》,2003,21:46-48等)。

其中，所述无机填料可以选自钛白粉、碳酸钙、ZnO微粉、氧化硅纳米粒子等。

其中，所述颜料可以选自钛白粉、炭黑或其它常见有机或无机颜料。

其中，所述分散剂(Dispersant)是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，主要用以增加油性以及水性组分在同一体系中的相容性，其可选自但不限于嵌段高分子共聚物、羧酸盐类聚合物或合成高分子类聚合物等。

其中，所述成膜剂(filmcoalescingaid)是能够促进高分子化合物塑性流动和弹性变形，改善聚结性能，能在较广泛施工温度范围内成膜的物质。