一种水性石墨烯地标漆及其制备方法与流程

1.本发明属于化工涂料领域领域，具体涉及一种水性石墨烯地标漆及其制备方法。


背景技术：

2.地标漆，其对日常交通中的安全行驶、引流疏导、判断交通事故责任等均起着至关重要的作用。目前，现有技术中的道路划线漆主要以热熔型划线漆为主。热熔型划线漆在使用时，存在施工条件差、速度慢，改线困难等缺陷，且热熔型划线漆组分中含有大量的挥发性有机物，在漆膜干燥的过程中，不仅干燥速度较慢，且其中的挥发性物质还会对周围的环境造成较大的污染，不符合环保的要求。
3.而水性地标漆其在附着力、耐磨性、耐水性能上很难与热熔型地标漆抗衡，耐水性差、耐磨时间不足热熔型地标漆的一半，这就大大限制了水性地标漆的发展，现有水性地标漆亟需改进。
4.荧光粉通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光粉，带有放射性的夜光粉，是在荧光粉中掺入放射性物质，利用放射性物质不断发出的射线激发荧光粉发光，这类夜光粉发光时间很长，但因有毒有害和环境污染等而导致应用范围较小，光致储能夜光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后，把光能储存起来，在停止光照射后，再缓慢地以荧光的方式释放出来，持续时间较长。
5.石墨烯是紧密堆积成二维六方蜂窝状晶格结构的单层碳原子，各碳原子之间以sp2杂化方式相连。石墨烯独特的二维周期蜂窝状点阵结构中稳定的碳六元环的存在，赋予了其优异的性能：石墨烯是一个片状的结构，能在涂层中形成迷宫效应，具备较好的防腐性能，且石墨烯层与层之间有良好的润滑作用，其片层结构可以将涂层分割成许多小区间，能够有效地降低涂层内部应力，消耗断裂能量，进而提高涂层的柔韧性、抗冲击性和耐磨性。
6.但是现有地标漆内的石墨烯含量过高，石墨烯制备工艺较难，造成添加石墨烯的涂料成本也过高。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是：提供一种水性石墨烯地标漆及其制备方法，由于石墨烯成份的加入，有效的改善了地标漆的附着力和耐磨性。
8.为了解决上述技术问题，发明人经过实践和总结得出本发明的技术方案，本发明公开了一种水性石墨烯地标漆，按照重量成分包括以下物质：
9.a组分，包括聚合物水性树脂30
‑
65份、润湿分散剂0.1
‑
0.5份、消泡剂0.1
‑
0.5份、石墨烯填料浆40
‑
50份、颜料浆5
‑
10份、流平剂0.1
‑
0.5份、增稠剂0.1
‑
1份和去离子水0
‑
20份；
10.b组分，包括固化剂60
‑
80份和附着力促进剂20
‑
40份；
11.其中比例为a：b＝(6
‑
8)：1。
12.其中附着力促进剂的添加，不同于其他配方，仅对基底与漆面的附着力提供正相
关性能的改善，它可以将石墨烯与荧光粉协同，提高积蓄电子能力。
13.作为优选方案之一，所述的聚合物水性树脂包括水性环氧树脂、水性氟碳树脂、水性醇酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚酯树脂中的任意一种或两种；
14.作为优选方案之一，所述的润湿分散剂包括阴离子型表面活性剂；对高树脂含量的配方具有较高的润湿分散稳定能力，如byk
‑
155/35；所述的消泡剂包括非离子型烷基共聚物消泡剂。具体比如聚硅氧烷类、byk
‑
028。
15.作为优选方案之一，所述的石墨烯填料浆由重质碳酸钙、高岭土、石英粉、超细方解石粉、硫酸钡、云母粉中的至少一种物质加入0.01
‑
0.05％片状石墨烯粉末(单层率大于75％)和润湿分散等助剂与去离子水分散搅拌而成的浆状物质。
16.作为优选方案之一，所述的颜料浆包括白色浆、黄色浆、蓝色浆和橙色浆一种或几种。分别为对应颜色的颜料和添加5
‑
10％荧光粉并加入润湿分散等助剂与去离子水分散搅拌而成的浆状物质；具体的，荧光粉能吸收入射光线产生荧光，添加了荧光粉的物质能获得类似荧石的闪闪发光的效应，使在黑暗中肉眼可见。这需要物质本身有很强的紫外吸收，在日照条件下迅速大量的储备能量，夜晚无光照时释放能量、发出荧光。研究首次发现，可以通过固化时的附着力促进剂，将稀土荧光粉π电子形成的平面共轭体系与石墨烯片层结构通过范德华力和氢键作用链接起来，形成高速电子传输的通路，可在短时间内迅速储存能量于晶格内，提高非晴朗天气的储能量。同时石墨烯的sp杂化轨道上存在多个空穴电位，可在吸收能量后作为储能后备资源，延长荧光粉的发光时间。
17.所述荧光粉为光致储能夜光粉，主要为稀土长效碱土铝酸盐。
18.作为优选方案之一，所述的流平剂包括改性有机硅氧烷类流平剂。具体比如如byk
‑
333。
19.作为优选方案之一，所述的增稠剂包括碱溶胀增稠剂或聚氨酯增稠剂。
20.作为优选方案之一，所述的固化剂包括水性异氰酸酯固化剂和/或水性环氧固化剂。
21.作为优选方案之一，所述的附着力促进剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等硅烷类偶联剂。具体比如kbm403。
22.一种制备所述水性石墨烯地标漆的方法，包括以下步骤：
23.(1)、将石墨烯填料浆、颜料浆加入分散罐中，转速1000
‑
1200转/min，搅拌20
‑
30min至混合均匀；
24.(2)、在(1)中的混合物中依次加入润湿分散剂、消泡剂，转速600
‑
800转/min，搅拌10
‑
15min至混合均匀；
25.(3)、在(2)中的混合物中加入聚合物水性树脂，转速600
‑
800转/min，搅拌10
‑
15min至混合均匀；
26.(4)、在(3)中的混合物中依次加入流平剂和增稠剂，转速600
‑
800转/min，搅拌20
‑
30min至混合均匀，120目丝网过滤，得到水性石墨烯地标漆a组分；
27.其中：流平剂和增稠剂在加入前用去离子水开稀；
28.(5)、将固化剂和附着力促进剂加入分散罐中，转速600
‑
800转/min，搅拌20
‑
30min至混合均匀，得到水性石墨烯地标漆b组分。
29.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
30.本发明根据需求选择不同的聚合物水性树脂进行复配，可以提高漆膜的耐磨、耐冲击、耐水等性能。采用双组份设计，提高了树脂的交联程度，增加了漆膜的固化效果。同时，石墨烯具有优异的力学性能，以及屏蔽性能，其二维片状结构和大的比表面积，在涂膜中可以平行于基底排列，能够有效的阻止水分子的渗入，漆料中添加的石墨烯成份提高了漆膜的耐磨性和防水性能。此外，该地标漆为水性漆，可以直接兑水施工，避免了含碳有机溶剂的使用，不但减少了对环境的污染，而且大量的节约了资源。
31.少量石墨烯(配方总量的0.3
‑
2％)在道路标线漆的加入，降低了荧光粉的使用量，降至总配方的0.5
‑
2％，有效降低成本，节约资源。提高涂层机械性能(硬度、附着力、耐磨性)的同时增加了涂层的储能发光时间。
32.本发明采用的荧光粉主要为稀土长效碱土铝酸盐，光致储能夜光粉是夜光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后，把光能储存起来，在停止光照射后，在缓慢地以荧光的方式释放出来，所以在夜间或者黑暗处，仍能看到发光，持续时间长达几小时至十几小时。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.本发明包括一种水性石墨烯地标漆，包括a组分和b组分，比例为a：b＝(6
‑
8)：1，其中：
35.a组分，按照重量成分包括以下物质：包括聚合物水性树脂30
‑
65份、润湿分散剂0.1
‑
0.5份、消泡剂0.1
‑
0.5份、石墨烯填料浆40
‑
50份、颜料浆5
‑
10份、流平剂0.1
‑
0.5份、增稠剂0.1
‑
1份和去离子水0
‑
20份；
36.b组分，按照重量成分包括以下物质：包括固化剂60
‑
80份和附着力促进剂20
‑
40份。
37.聚合物水性树脂包括水性环氧树脂、水性氟碳树脂、水性醇酸树脂、水性聚氨酯树脂和水性聚酯树脂中的任意一种或两种。两种复配式的聚合物水性树脂可以增加不同的性能，提高耐磨性、耐水性、附着力等等不同的性能，交叉的树脂交联，提高漆膜固化，石墨烯的粉末混合在基底形成附着，稳定排列提高防污防腐性能；其次，润湿分散剂包括高分子型润湿分散剂，消泡剂包括非离子型烷基共聚物消泡剂。
38.石墨烯填料浆包括重质碳酸钙、高岭土、石英粉、超细方解石粉、硫酸钡和云母粉中的至少一种物质，并加入片状石墨烯粉末和润湿分散等助剂，添加去离子水搅拌而成的浆状物质。
39.颜料浆包括白色浆、黄色浆、蓝色浆和橙色浆的一种或几种；颜料浆包括对应颜色的颜料和添加5
‑
10％荧光粉，并加入润湿分散等助剂与去离子水搅拌而成的浆状物质；荧光粉包括稀土长效碱土铝酸盐。
40.流平剂包括改性有机硅氧烷类流平剂。增稠剂包括碱溶胀增稠剂或聚氨酯增稠剂。固化剂包括水性异氰酸酯固化剂和/或水性环氧固化剂。附着力促进剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等硅烷类偶联剂。
41.实施例1
42.为本发明的一种水性石墨烯地标漆，以重量份计包括以下物质：a组分：水性环氧树脂40份，润湿分散剂0.2份，消泡剂0.2份，石墨烯填料浆45份，颜料浆8份，流平剂0.3份，聚氨酯增稠剂0.5份，去离子水5.8份；b组分：水性环氧固化剂70份，硅烷偶联剂s
‑
611(附着力促进剂)30份。其中，a:b＝6:1。
43.制备过程为：
44.(1)将石墨烯填料浆、颜料浆加入分散罐中1000转/分的搅拌速度下搅拌30分钟；待混合物混合均匀后,向混合物中依次加入润湿分散剂、消泡剂，调节转速至800转/分，搅拌10分钟；再加入水性环氧树脂到分散罐中，600转/分的搅拌速度下搅拌15分钟至均匀；依次加入用去离子水开稀后的流平剂和增稠剂，转速800转/分，搅拌20分钟；用120目丝网过滤，最终得到水性石墨烯地标漆a组分成品。
45.(2)将水性环氧固化剂和硅烷偶联剂s
‑
611加入分散罐中在700转/分的搅拌速度下搅拌30分钟，用120目丝网过滤，最终得到水性石墨烯地标漆b组分成品。
46.实施例2
47.为本发明的一种水性石墨烯地标漆，以重量份计包括以下物质：a组分：水聚酯树脂25份，水性聚氨酯树脂20份，润湿分散剂0.2份，消泡剂0.2份，石墨烯填料浆45份，颜料浆5份，流平剂0.5份，聚氨酯增稠剂0.3份，去离子水3.8份；b组分：甲苯二异氰酸酯固化剂60份，乙烯基硅烷偶联剂40份。其中，a:b＝5:1。
48.制备过程为：
49.(1)将石墨烯填料浆、颜料浆加入分散罐中1200转/分的搅拌速度下搅拌20分钟；待混合物混合均匀后,向混合物中依次加入润湿分散剂、消泡剂，调节转速至700转/分，搅拌15分钟；再加入水性聚酯树脂和水性聚氨酯树脂到分散罐中，800转/分的搅拌速度下搅拌15分钟至均匀；依次加入用去离子水开稀后的流平剂和增稠剂，转速800转/分，搅拌30分钟；用120目丝网过滤，最终得到水性石墨烯地标漆a组分成品。
50.(2)将甲苯二异氰酸酯固化剂和乙烯基硅烷偶联剂加入分散罐中在800转/分的搅拌速度下搅拌30分钟，用120目丝网过滤，最终得到水性石墨烯地标漆b组分成品。
51.实施例3
52.为本发明的一种水性石墨烯地标漆，以重量份计包括以下物质：a组分：水性聚酯树脂25份，水性氟碳树脂20份，润湿分散剂0.3份，消泡剂0.2份，石墨烯填料浆40份，颜料浆10份，流平剂0.5份，碱溶涨增稠剂0.3份，去离子水3.7份；b组分：甲苯二异氰酸酯固化剂60份，硅烷偶联剂s
‑
611(附着力促进剂)40份。其中，a:b＝8:1。
53.制备过程为：
54.(1)将石墨烯填料浆、颜料浆加入分散罐中1200转/分的搅拌速度下搅拌30分钟；待混合物混合均匀后,向混合物中依次加入润湿分散剂、消泡剂，调节转速至600转/分，搅拌15分钟；再加入水性聚酯树脂和水性氟碳树脂到分散罐中，600转/分的搅拌速度下搅拌15分钟至均匀；依次加入用去离子水开稀后的流平剂和增稠剂，转速600转/分，搅拌30分钟；用120目丝网过滤，最终得到水性石墨烯地标漆a组分成品。
55.(2)将甲苯二异氰酸酯固化剂和硅烷偶联剂s
‑
611加入分散罐中在800转/分的搅拌速度下搅拌30分钟，用120目丝网过滤，最终得到水性石墨烯地标漆b组分成品。
56.表1根据上述实施例与市售热熔型地标漆、普通水性地标漆的地标漆性能检测表
[0057][0058][0059]
通过表1的市售热熔型地标漆、普通水性地标漆与水性石墨烯地标漆性能检测结果相比较可知，在水性地标漆中添加有效分散的石墨烯成份，可以使漆膜的耐磨能力和硬度等物理性能得以显著提升，同时促进了漆膜的附着力，达到与热熔型地标漆相近甚至更佳的性能。在化学性能方面，水性石墨烯地标漆由于石墨烯的屏蔽作用，耐水性能更佳，可以有效的减缓漆膜的粉化速度。石墨烯与荧光粉的协作添加，有效延长了储能发光时间。
[0060]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。