一种石墨烯改性水性环氧有机硅涂料、其制备方法及应用与流程

本发明涉及涂料，具体而言，涉及一种石墨烯改性水性环氧有机硅涂料、其制备方法及应用。

背景技术：

1、随着经济的快速发展，人民生活水平不断提高，城市轨道交通也得到飞速发展，已经成为基建投资的重点领域。轨道交通的快速发展也带动了相关产业的发展，比如涂料行业。除车厢需要使用涂料之外，站台、隧道等配套设施也需要使用大量涂料。一般而言，用于轨道交通的涂料需要具备以下性能：防火阻燃、健康环保、防腐等。

2、虽然产品的不断升级，对轨道交通类的涂料不断提出新的要求，如要求涂层在保温的同时，还能够适应低温环境，防止涂层结冰。

3、因此，目前亟需开发一种具有保温、防冰性能的涂料，能够很大程度上降低涂膜的冰粘附力。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种石墨烯改性水性环氧有机硅涂料、其制备方法及应用，旨在制备具有保温、防冰性能的涂料。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种石墨烯改性水性环氧有机硅涂料，按质量份数计，包括：水性环氧有机硅树脂35-45份、石墨烯水溶液2-6份、分散剂0.1-0.5份、润湿剂1.5-3.5份、增稠剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.2份、改性三聚磷酸铝8-12份、磷酸锌15-25份、填料5-9份、成膜助剂1-5份、ph值调节剂0.05-0.15份和水1.8-3.5份；

4、其中，石墨烯水溶液的质量分数为8％-12％。

5、在可选的实施方式中，按质量份数计，包括：水性环氧有机硅树脂38-42份、石墨烯水溶液3-5份、分散剂0.2-0.4份、润湿剂2.0-3.0份、增稠剂0.15-0.25份、消泡剂0.12-0.17份、改性三聚磷酸铝9-11份、磷酸锌18-22份、填料6-8份、成膜助剂2-4份、ph值调节剂0.08-0.12份和水2.4-2.8份；

6、优选地，按质量份数计，包括：水性环氧有机硅树脂40份、石墨烯水溶液4份、分散剂0.3份、润湿剂2.5份、增稠剂0.2份、消泡剂0.15份、改性三聚磷酸铝10份、磷酸锌20份、填料7份、成膜助剂3份、ph值调节剂0.1份和水2.6份。

7、在可选的实施方式中，还包括氧化铁黑8-12份和炭黑0.1-0.2份；

8、优选地，氧化铁黑为10份，炭黑为0.15份。

9、在可选的实施方式中，石墨烯水溶液的制备过程包括：将有机溶剂、水、中和剂、稳定剂和石墨烯混合；

10、优选地，有机溶剂选自二丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚和二丙二醇单乙醚中的至少一种；有机溶剂和水的质量比为(1-2)：1；

11、优选地，中和剂为有机胺，通过调控中和剂的用量使石墨烯水溶液的ph值为7.5-8.5；

12、优选地，稳定剂选自高分子聚合物、阴离子界面活性剂和改性聚丙烯酸酯中的至少一种；

13、更优选地，石墨烯和稳定剂的质量比为10：(10-20)；

14、进一步优选地，将有机溶剂和水混合之后，再与中和剂、稳定剂混合，之后再逐渐加入石墨烯，控制石墨烯加入时间在0.5h以上，之后搅拌均匀。

15、在可选的实施方式中，分散剂选自阴离子型分散剂和高分子分散剂中的至少一种；

16、优选地，阴离子型分散剂包括磺酸盐和铵盐；

17、优选地，高分子分散剂为聚(甲基)丙烯酸衍生物。

18、在可选的实施方式中，润湿剂选自炔二醇类和聚醚改性聚硅氧烷类中的至少一种；

19、优选地，增稠剂选自纤维素醚类和聚氨酯中的至少一种。

20、在可选的实施方式中，消泡剂选自矿物油类和有机硅表面活性剂中的至少一种；

21、优选地，填料选自硫酸钡、硅微粉和滑石粉中的至少一种；

22、优选地，成膜助剂选自醇酯十二、二丙二醇丁醚中的至少一种；

23、优选地，ph值调节剂选自氨水和二甲基乙醇胺中的至少一种。

24、第二方面，本发明提供一种前述实施方式中任一项石墨烯改性水性环氧有机硅涂料的制备方法，包括：将石墨烯改性水性环氧有机硅涂料配方中的各组分混合。

25、在可选的实施方式中，包括：将部分分散剂、部分消泡剂、部分润湿剂和部分水混合得到第一物料，将第一物料和改性三聚磷酸铝、氧化铁黑、炭黑和填料混合得到预分散浆料，将预分散浆料研磨至细度小于40μm得到色浆；

26、将水性环氧有机硅树脂和水混合之后，再与剩余的消泡剂、润湿剂和分散剂混合，并加水稀释得到第二物料，将第二物料与石墨烯水溶液混合分散均匀得到第三物料，将第三物料与色浆混合得到第四物料，将第四物料与增稠剂、磷酸锌、成膜助剂、ph值调节剂和流平剂混合。

27、第三方面，本发明提供前述实施方式中任一项的石墨烯改性水性环氧有机硅涂料或前述实施方式中任一项制备方法制备得到的石墨烯改性水性环氧有机硅涂料在轨道交通中的应用。

28、本发明具有以下有益效果：以水性环氧有机硅树脂为成膜物质并引入石墨烯和其他助剂，由于水性环氧有机硅树脂含有亲水基团，提高了石墨烯的水分散性，并通过空间位阻效应防止石墨烯团聚沉降，使石墨烯分散更加均匀，能更好的发挥石墨烯的阻隔性能。在涂膜固化过程中，亲水基团被反应掉，水性环氧有机硅树脂中本身的有机硅接枝物具有疏水特性，再加之石墨烯与水之间存在较大的接触角，不仅有效阻隔了基材的氧化，起到超长效的防腐作用，同时良好的疏水性，不仅可以有效的防止涂膜结冰，而且很大程度地降低涂膜的冰粘附力。

技术特征：

1.一种石墨烯改性水性环氧有机硅涂料，其特征在于，按质量份数计，包括：水性环氧有机硅树脂35-45份、石墨烯水溶液2-6份、分散剂0.1-0.5份、润湿剂1.5-3.5份、增稠剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.2份、改性三聚磷酸铝8-12份、磷酸锌15-25份、填料5-9份、成膜助剂1-5份、ph值调节剂0.05-0.15份和水1.8-3.5份；

2.根据权利要求1所述的石墨烯改性水性环氧有机硅涂料，其特征在于，按质量份数计，包括：水性环氧有机硅树脂38-42份、石墨烯水溶液3-5份、分散剂0.2-0.4份、润湿剂2.0-3.0份、增稠剂0.15-0.25份、消泡剂0.12-0.17份、改性三聚磷酸铝9-11份、磷酸锌18-22份、填料6-8份、成膜助剂2-4份、ph值调节剂0.08-0.12份和水2.4-2.8份；

3.根据权利要求1或2所述的石墨烯改性水性环氧有机硅涂料，其特征在于，还包括氧化铁黑8-12份和炭黑0.1-0.2份；

4.根据权利要求1或2所述的石墨烯改性水性环氧有机硅涂料，其特征在于，所述石墨烯水溶液的制备过程包括：将有机溶剂、水、中和剂、稳定剂和石墨烯混合；

5.根据权利要求1或2所述的石墨烯改性水性环氧有机硅涂料，其特征在于，所述分散剂选自阴离子型分散剂和高分子分散剂中的至少一种；

6.根据权利要求1或2所述的石墨烯改性水性环氧有机硅涂料，其特征在于，所述润湿剂选自炔二醇类和聚醚改性聚硅氧烷类中的至少一种；

7.根据权利要求1或2所述的石墨烯改性水性环氧有机硅涂料，其特征在于，所述消泡剂选自矿物油类和有机硅表面活性剂中的至少一种；

8.一种权利要求1-7中任一项所述石墨烯改性水性环氧有机硅涂料的制备方法，其特征在于，包括：将所述石墨烯改性水性环氧有机硅涂料配方中的各组分混合。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，包括：将部分所述分散剂、部分所述消泡剂、部分所述润湿剂和部分水混合得到第一物料，将所述第一物料和改性三聚磷酸铝、氧化铁黑、炭黑和所述填料混合得到预分散浆料，将所述预分散浆料研磨至细度小于40μm得到色浆；

10.权利要求1-7中任一项所述的石墨烯改性水性环氧有机硅涂料或权利要求8-9中任一项所述制备方法制备得到的石墨烯改性水性环氧有机硅涂料在轨道交通中的应用。

技术总结本发明公开了一种石墨烯改性水性环氧有机硅涂料、其制备方法及应用，涉及涂料技术领域。以水性环氧有机硅树脂为成膜物质并引入石墨烯和其他助剂，由于水性环氧有机硅树脂含有亲水基团，提高了石墨烯的水分散性，并通过空间位阻效应防止石墨烯团聚沉降，使石墨烯分散更加均匀，能更好的发挥石墨烯的阻隔性能。在涂膜固化过程中，亲水基团被反应掉，水性环氧有机硅树脂中本身的有机硅接枝物具有疏水特性，再加之石墨烯与水之间存在较大的接触角，不仅有效阻隔了基材的氧化，起到超长效的防腐作用，同时良好的疏水性，不仅可以有效的防止涂膜结冰，而且很大程度地降低涂膜的冰粘附力。技术研发人员：王志强,刘跃,武小刚,郭青臣,钟小枚,高敏,吴建雨,王春亮,刘鹏受保护的技术使用者：山西华豹新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2