一种具有防静电功效的防火粉末涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体为一种具有防静电功效的防火粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、粉末涂料是以固体树脂和颜料、填料及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料，和普通溶剂型涂料及水性涂料不同，粉末涂料为完全的固体粉末，采用空气作为分散介质，具有无溶剂污染，100％成膜，能耗低的特点，各项理化性能优异。粉末涂料有热塑性和热固性两大类，热固性粉末涂料是以热固性合成树脂为成膜物质，在烘干过程中树脂先熔融，再经化学交联后固化成平整坚硬的涂膜。粉末涂料在电器工业、船舶工业、汽车工业等有广泛应用，受到越来越多的关注。

2、热固性粉末涂料包括环氧树脂系、环氧-聚酯系、聚酯系、聚氨酯系、丙烯酸树脂系等。由于树脂的易燃性，常规的粉末涂料不具有阻燃性，耐高温烘烤时间短，对于有隔热不易燃烧要求的情况，常规的粉末涂料不能满足要求。另外，粉末涂料形成的涂层大都不能起到优异的防静电作用，常常受气体或者空气中灰尘的摩擦产生静电积累，随着静电积累到一定程度引起静电放电，进一步破坏设备，发生火灾或者爆炸事故。因此提高粉末涂料的防火性能和防静电性能，可以大大拓展粉末涂料的适用范围和安全性能。中国专利申请cn112280434a公开了一种新型防火粉末涂料，通过添加氧化石墨烯提高了涂料的阻燃和防火性能，与树脂交联复合，采用聚乙烯醇作为成碳剂、磷酸二氢铵作为催化剂、三聚氰胺作为发泡剂得到特定的膨胀性阻燃剂，氧化石墨烯与膨胀阻燃剂协同增效，提高涂料的防火性能。但该粉末涂料阻燃剂阻燃成分间分散性差，在很大程度上影响了防火性能，且抗静电性能一般。中国专利申请cn107760164a公开了一种石墨烯导电粉末涂料，可用于木制品喷涂前的导电处理，利用石墨烯改善涂层的耐水性、阻隔性和硬度，木制品经处理并烘干固化后可在其表面形成一层平整、致密的导电涂层。但该粉末涂料中使用的石墨烯表面官能团少、分散性存在一定问题，将石墨烯加入分散剂中进行超声处理制成石墨烯浆料，不利于粉末涂料的实际生产，且防火性能一般。

3、因此，有必要提供一种具有优良防静电功效且防火性能好的粉末涂料。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有防静电功效的防火粉末涂料及其制备方法，解决了粉末涂料防静电性能和防火性能差的问题。

3、(二)技术方案

4、为了实现上述目的，本发明公开了一种具有防静电功效的防火粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

5、步骤一、将氧化石墨烯(go)和二氯亚砜加入到反应器a中，超声分散，发生反应，反应结束后，抽滤，使用四氢呋喃洗涤，在60℃真空干燥12h，得到酰氯化石墨烯；

6、步骤二、将n,n-二甲基甲酰胺、酰氯化石墨烯和赖氨酸加入到反应器b中，搅拌混合，发生反应，反应结束后，抽滤，使用丙酮洗涤，在60℃真空干燥12h，得到改性石墨烯；

7、步骤三、将纳米二氧化硅和无水乙醇加入到反应器c中，超声分散，通入氮气，在氮气氛围中，再加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，发生反应，反应后，过滤，使用去离子水洗涤，在60℃真空干燥12h，得到环氧化二氧化硅；

8、步骤四、将环氧化二氧化硅和混合溶剂加入到反应器d中，超声分散后，加入n-[(10-氧代-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(c16h15n6o2p)，搅拌混合均匀，发生反应，反应结束后，旋蒸，得到阻燃改性二氧化硅；

9、步骤五、将二氯甲烷、改性石墨烯、阻燃改性二氧化硅、三乙胺加入到反应器e中，混合均匀，在-5℃冰浴条件下反应3-5h，反应结束后，旋蒸，旋蒸处理后，使用去离子水和饱和食盐水洗涤，洗涤后，过滤，在60℃真空干燥12h，得到改性填料；

10、步骤六、将聚酯树脂、环氧树脂、改性填料、固化剂、消泡剂、抗氧剂、分散剂、流平剂加入到高速混合搅拌器中，在70-80℃混合1-2h，冷却后，转移到双螺杆挤出机中，进行熔融共混，挤出，压片，粉碎，过筛，得到具有防静电功效的防火粉末涂料。

11、优选地，所述步骤一中氧化石墨烯和二氯亚砜的质量比为100:25000-28000。

12、优选地，所述步骤一中反应的温度为65-75℃，反应的时间为15-18h。

13、优选地，所述步骤二中n,n-二甲基甲酰胺、酰氯化石墨烯和赖氨酸的质量比为5000-5500:100:62-75。

14、优选地，所述步骤二中反应的温度为85-95℃，反应的时间为18-24h。

15、优选地，所述步骤三中纳米二氧化硅、无水乙醇和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为100:2000-2400:55-62。

16、优选地，所述步骤三中反应的温度为65-75℃，反应的时间为18-22h。

17、优选地，所述步骤四中混合溶剂由体积比为1:2的丙酮和甲苯组成。

18、优选地，所述步骤四中环氧化二氧化硅、混合溶剂和n-[(10-氧代-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺的质量比为100:1500-1600:78-90。

19、优选地，所述步骤四中反应的温度为100-110℃，反应的时间为6-8h。

20、优选地，所述步骤五中二氯甲烷、改性石墨烯、阻燃改性二氧化硅、三乙胺的质量比为900-1200:100:85-105:21-32。

21、优选地，所述步骤六中过筛的筛网目数为180目。

22、优选地，所述步骤六中聚酯树脂、环氧树脂、改性填料、固化剂、消泡剂、抗氧剂、分散剂、流平剂的质量比为100:12-15:6-10:1-3:0.3-0.8:1-1.5:0.8-1.2:0.5-1。

23、优选地，所述步骤六中固化剂包括tgic固化剂、t105固化剂、葵二酸二酰肼中的一种或多种。

24、优选地，所述步骤六中消泡剂包括安息香、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚消泡剂、聚乙烯蜡中的一种或多种。

25、优选地，所述步骤六中抗氧剂包括抗氧剂618、抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或多种。

26、优选地，所述步骤六中分散剂包括byk110分散剂、分散剂nc、微晶石蜡中的一种或多种。

27、优选地，所述步骤六中流平剂包括流平剂glp588、有机改性聚硅氧烷、聚酯改性聚醚中的一种或多种。

28、优选地，所述步骤六中熔融共混处理过程中，工艺参数为：熔融共混的一区温度为105-125℃，熔融共混的二区温度为130-150℃，熔融共混的三区温度为120-145℃，熔融共混的四区温度为125-135℃，主机的转速为1800-2500r/min。

29、优选地，采用所述的具有防静电功效的防火粉末涂料的制备方法制备得到的具有防静电功效的防火粉末涂料。

30、(三)有益的技术效果

31、(1)本发明中使用二氯亚砜对氧化石墨烯进行改性，在氧化石墨烯表面引入酰氯，得到酰氯化石墨烯，酰氯化石墨烯表面的酰氯基团和赖氨酸上的氨基发生反应，引入了酰胺键和羧基，得到改性石墨烯，使用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅进行改性，得到环氧化二氧化硅，环氧化二氧化硅上的环氧基团和n-[(10-氧代-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-基)甲基]-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺上的氨基发生反应，环氧开环，得到阻燃改性二氧化硅，阻燃改性二氧化硅上的氨基和改性石墨烯发生酰胺化反应，引入酰胺键，得到改性填料，与聚酯树脂、环氧树脂、改性填料、固化剂、消泡剂、抗氧剂、分散剂、流平剂混合，熔融共混挤出，得到具有防静电功效的防火粉末涂料。

32、(2)本发明中纳米二氧化硅和氧化石墨烯具有优良的力学性能，能够有效提高粉末涂料的力学性能，制备的粉末涂料具有很好的强度和韧性，且化学结构稳定、不容易损坏，同时具有耐磨的特点，对纳米二氧化硅和氧化石墨烯进行改性，有效避免了纳米二氧化硅和氧化石墨烯的团聚。改性填料和和引入了硅元素，均能提高燃烧过程中炭层的致密度，同时引入的有机阻燃剂具有优良的阻燃性能，含有的氮在燃烧过程中生成不可燃的气体，降低了燃烧环境中氧气的浓度，很大程度上减缓了燃烧反应的速率，磷元素在燃烧过程中能够产生磷酸、亚磷酸等酸类物质，促进基体在燃烧过程中脱水碳化，防止热量的传导，加快炭层的形成，产生的po·自由基，能够捕获火焰中的·oh和h·自由基，中断燃烧链式反应，降低燃烧释放的热量，进一步阻止燃烧反应的继续，具有优良的防火性能。

33、(3)本发明中改性填料能够均匀分散在基体中形成网络结构，形成分散粒子之间的导电网络通路，粉末涂料喷涂时能够在物体表面形成导电层，使电阻降低，促进静电荷的消散，具有优良的防静电性能。反应过程中引入的大量的酰胺键，具有优良的防静电性能，容易形成一个吸附层，有效避免了静电的产生，同时改性填料经过表面分散处理后，不仅利用了纳米的固体电子导电疏散电荷抗静电，同时也利用了纳米的亲水基在基体表面的亲水性进行离子导电来疏散电荷，降低了表面电阻率，进一步提高了基体的防静电能力。

34、(4)本发明中环氧树脂具有较多的羟基和醚键，其固化收缩低，耐腐蚀性好，稳定性佳，耐性好。将环氧树脂引入到聚酯树脂中将有效地改善聚酯树脂耐水性差的缺点，提升水性聚酯涂料的储存稳定性以及其漆膜耐性。同时改性填料中引入的酰胺键、氨基能够和羟基形成氢键，有效提高原料间的相容性，得到的粉末涂料具有优良的防静电和防火性能。