一种无机材料含石墨稀水性底漆及制备方法与流程

1.本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种无机材料含石墨稀水性底漆及制备方法。


背景技术：

2.水性无机底漆有着表干迅速、硬度高、耐腐蚀性优异等特点，但是其树脂自身特点，成膜后容易形成多孔式结构。在实际使用过程中，表现出受环境及施工条件影响大，防腐性能削弱。有鉴于此，本技术的发明人经过深入研究，得到一种无机材料含石墨烯水性底漆的制备方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种无机材料含石墨烯水性底漆的制备方法，利用石墨烯优异的导电性及其独特的六边形且蜂窝状的结构，增加传统水性无机底漆屏蔽性，提升整体防腐性能。
4.本发明所采用的技术方案为：
5.一种无机材料含石墨稀水性底漆，包括以下重量份的原料：
6.无机树脂乳液30-50份，
7.消泡剂2-5份，
8.成膜助剂5-8份，
9.增稠剂1-2份，
10.去离子水15-20份，
11.蜡乳液1-10份，
12.体质填料15-18份，
13.分散剂1-3份，
14.二氧化钛/石墨烯复合材料1-10份。
15.在上述技术方案中，消泡剂优选为金属皂类；成膜助剂优选为硅酸盐；增稠剂为疏水改性碱溶胀增稠rheolate150；蜡乳液粒径为300nm；体质填料为1250目的重质碳酸钙；二氧化钛/石墨烯复合材料，由碱性条件下通过水合肼还原氧化石墨的方法制得石墨烯，再与二氧化钛杂化，获得二氧化钛/石墨烯粉体；原材料简单易制备；底漆中加入二氧化钛/石墨烯复合材料，石墨烯作为掺杂离子进入锐钛矿型二氧化钛晶格后，占据了氧的位置，降低了带隙宽度，或形成杂质能级，或成为间隙离子，能够使得掺杂后二氧化钛的光吸收扩展至可见光区域，光生电子-空穴的复合是另外一个影响二氧化钛光催化活性的重要因素，由光激发二氧化钛产生的电子空穴对极易复合，也可通过降低光生载流子的复合来提高二氧化钛光催化效率；半导体材料与二氧化钛的复合也能够提高光生载流子分离效率及光吸收率，来达到提高二氧化钛光催化效率的目的；在两者的协同作用下，能够增强材料对有机污染物的光催化性能。
16.一种无机材料含石墨稀水性底漆的制备方法，包括以下步骤：
17.s1、将去离子水、消泡剂和分散剂加入搅拌装置内；
18.s2、将成膜助剂、体质填料和增稠剂加入所述搅拌装置内；
19.s3、将无机树脂乳液、蜡乳液和二氧化钛/石墨烯复合材料依次加入所述搅拌装置内；
20.s4、将分散均匀的物料过滤；
21.所述搅拌装置包括搅拌杯，所述搅拌杯内设有搅拌空间，所述搅拌空间的一端有开口，所述搅拌空间有开口的一端设有杯盖，所述杯盖可拆卸安装在所述搅拌杯上，所述杯盖远离所述搅拌空间的一端固定设有轴承座，所述轴承座上转动设有传动轴，所述传动轴贯穿所述杯盖，所述传动轴与所述杯盖转动连接，所述传动轴位于所述搅拌空间内的一端固定设有平浆叶和斜桨叶，所述传动轴与所述搅拌杯同轴心。
22.在上述技术方案中，搅拌装置的双桨叶结构可以使搅拌杯内部的物料形成规律的流动，达到强力搅拌的目的，可以有效解决石墨烯搅拌过程中团聚的问题。
23.作为本发明的优选，所述搅拌装置还包括支架，所述支架上固定设有传动电机，所述传动轴由所述传动电机驱动，所述搅拌杯的一侧设有超声波发生器，所述超声波发生器与所述支架固定连接。
24.在上述技术方案中，超声波发生器配合搅拌，进一步避免了石墨烯的团聚问题，通过强力搅拌时物料形成规律的流动，配合超声波发生器，物料受到均匀的超声波。
25.作为本发明的优选，所述搅拌装置还包括控制电机，所述控制电机位于所述传动电机的一侧，所述控制电机固定设置在所述支架上，所述控制电机的一端控制有控制轴，所述控制轴上固定设有控制齿轮，所述控制齿轮的一侧啮合有齿圈，所述齿圈与所述搅拌杯固定连接，所述齿圈与所述搅拌杯同轴心。
26.在上述技术方案中，为避免搅拌杯的材质的问题，导致搅拌不均匀，将搅拌杯设置为可转动的形式，其转动方向与桨叶的转向相反，同时为了不影响超声波穿透搅拌杯，将搅拌杯的侧面设置齿圈，来进行驱动搅拌杯转动，这样搅拌杯的底部可以设计的较为薄，有利于超声波的穿透。
27.作为本发明的优选，在步骤s1中搅拌时间为15min，所述传动电机为400r/min；在步骤s2中搅拌时间为40min，所述传动电机为400r/min；在步骤s3中搅拌时间为2-3h，所述传动电机为1200r/min。
28.在上述技术方案中，第一加入搅拌杯的为铺垫材料，简单混合即可，第二次加入助剂和增稠剂，需要搅拌较长的时间，第三次加入无机树脂乳液后，在加入二氧化钛/石墨烯复合材料，为避免石墨烯团聚，需要增加搅拌转速和搅拌时间，以保证分散后的物料满足一定的细度。
29.作为本发明的优选，所述传动电机启动时，所述控制电机也会启动，所述控制电机的转速始终为所述传动电机转速的1/40，所述控制电机21的转向始终与所述传动电机保持一致。
30.在上述技术方案中，控制电机的转速要远小于传动电机，避免搅拌杯转动造成物料离心大量粘附在杯壁上，即使可以使用刮板来清理杯壁，但是粘附在杯壁上的物料，难易收到超声波的影响，很容易引发石墨烯团聚，故从源头上减少物料在杯壁上的粘附才是最
佳的选择。
31.作为本发明的优选，在步骤s2中，增稠剂添加分为四次，每次间隔5min；第一次添加增稠剂总量的1/2，第二次添加增稠剂总量的1/4，第三次添加增稠剂总量的1/8，第四次添加增稠剂总量的1/8。
32.在上述技术方案中，底漆需要一定的粘稠度，而增稠剂的选择和用量对此其决定性的作用，增稠剂分批次的添加，更有利于物料缓慢的变稠，相较于一次加完的方式，减少了物料混合不均匀的可能性。
33.作为本发明的优选，在步骤s3中，在添加二氧化钛/石墨烯复合材料后，打开所述搅拌装置的所述超声波发生器。
34.作为本发明的优选，在步骤s4中，过滤后的物料细度为30-50μm。
35.作为本发明的优选，所述杯盖由两和/或多部分拼接组成，各部分之间互相铰接，所述搅拌杯静止状态下，可转动所述杯盖的一部分添加物料。
36.在上述技术方案中，添加物料是无需拆除整个搅拌杯，只需要打开杯盖即可，操作简单，不容易出错。
37.本发明的有益效果为：本发明作为一种无机材料含石墨稀水性底漆及制备方法，底漆中加入二氧化钛/石墨烯复合材料，提高了无机树脂涂层的耐生物附着性，可以将基层更好的封闭起来，让基层变得更加牢固，让底漆的粘附性得到提高；从而避免后期出现面漆脱落的现象；让墙面基层的吸收率被下降，让基层的强度变得更高，为面漆提供均匀一致且平整的底层；本发明在制备时，使用特殊的搅拌装置，通过规律的强力搅拌配合超声波发生器，有效的解决了石墨烯团聚的问题，使制得分散均匀后的物料满足所需要的细度。
附图说明
38.下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
39.图1是本发明的搅拌装置结构示意图。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.下面结合图1说明本发明的具体实施方式，一种无机材料含石墨稀水性底漆，包括以下重量份的原料：
43.无机树脂乳液30-50份，
44.消泡剂2-5份，
45.成膜助剂5-8份，
46.增稠剂1-2份，
47.去离子水15-20份，
48.蜡乳液1-10份，
49.体质填料15-18份，
50.分散剂1-3份，
51.二氧化钛/石墨烯复合材料1-10份。
52.无机树脂具有高强度、高硬度、并且具有优异的耐疲劳性能和良好的柔韧性等。同时无机树脂还具备不同于溶剂型聚氨酯的优点。方便的操作使用性能、环保无刺激性气味、不燃且易被改性等。这些性能使得无机树脂能够比较成功地应用于许多领域，广泛的替代溶剂型聚氨酯。
53.一种无机材料含石墨稀水性底漆的制备方法，包括以下步骤：
54.s1、将去离子水、消泡剂和分散剂加入搅拌装置内；
55.s2、将成膜助剂、体质填料和增稠剂加入所述搅拌装置内；
56.s3、将无机树脂乳液、蜡乳液和二氧化钛/石墨烯复合材料依次加入所述搅拌装置内；
57.s4、将分散均匀的物料过滤；
58.所述搅拌装置包括搅拌杯15，所述搅拌杯15内设有搅拌空间18，所述搅拌空间18的一端有开口，所述搅拌空间18有开口的一端设有杯盖14，所述杯盖14可拆卸安装在所述搅拌杯15上，所述杯盖14远离所述搅拌空间18的一端固定设有轴承座12，所述轴承座12上转动设有传动轴11，所述传动轴11贯穿所述杯盖14，所述传动轴11与所述杯盖14转动连接，所述传动轴11位于所述搅拌空间18内的一端固定设有平浆叶16和斜桨叶17，所述传动轴11与所述搅拌杯15同轴心。
59.有益地，所述搅拌装置还包括支架23，所述支架23上固定设有传动电机22，所述传动轴11由所述传动电机22驱动，所述搅拌杯15的一侧设有超声波发生器24，所述超声波发生器24与所述支架23固定连接。
60.有益地，所述搅拌装置还包括控制电机21，所述控制电机21位于所述传动电机22的一侧，所述控制电机21固定设置在所述支架23上，所述控制电机21的一端控制有控制轴20，所述控制轴20上固定设有控制齿轮19，所述控制齿轮19的一侧啮合有齿圈13，所述齿圈13与所述搅拌杯15固定连接，所述齿圈13与所述搅拌杯15同轴心。
61.有益地，在步骤s1中搅拌时间为15min，所述传动电机22为400r/min；在步骤s2中搅拌时间为40min，所述传动电机22为400r/min；在步骤s3中搅拌时间为2-3h，所述传动电机22为1200r/min。
62.有益地，所述传动电机22启动时，所述控制电机21也会启动，所述控制电机21的转速始终为所述传动电机22转速的1/40，所述控制电机21的转向始终与所述传动电机22保持一致。
63.有益地，在步骤s2中，增稠剂添加分为四次，每次间隔5min；第一次添加增稠剂总量的1/2，第二次添加增稠剂总量的1/4，第三次添加增稠剂总量的1/8，第四次添加增稠剂总量的1/8。
64.有益地，在步骤s3中，在添加二氧化钛/石墨烯复合材料后，打开所述搅拌装置的所述超声波发生器24。
65.有益地，在步骤s4中，过滤后的物料细度为30-50μm。
66.有益地，所述杯盖14由两和/或多部分拼接组成，各部分之间互相铰接，所述搅拌杯15静止状态下，可转动所述杯盖14的一部分添加物料。
67.实施例一
68.s1、将15份去离子水、2份消泡剂和1份分散剂加入搅拌装置内，传动电机22为400r/min，控制电机21为10r/min，搅拌15min；
69.s2、将5份成膜助剂、15份体质填料和1份增稠剂(分四次添加)加入搅拌装置内，传动电机22为400r/min，控制电机21为10r/min，搅拌40min；
70.s3、将30份无机树脂乳液、1份蜡乳液和1份二氧化钛/石墨烯复合材料依次加入搅拌装置内，打开超声波发生器24，传动电机22为1200r/min，控制电机21为30r/min，搅拌2h；
71.s4、将分散均匀的物料过滤，至细度为30μm。
72.实施例二
73.s1、将20份去离子水、5份消泡剂和3份分散剂加入搅拌装置内，传动电机22为400r/min，控制电机21为10r/min，搅拌15min；
74.s2、将8份成膜助剂、18份体质填料和2份增稠剂(分四次添加)加入搅拌装置内，传动电机22为400r/min，控制电机21为10r/min，搅拌40min；
75.s3、将50份无机树脂乳液、10份蜡乳液和10份二氧化钛/石墨烯复合材料依次加入搅拌装置内，打开超声波发生器24，传动电机22为1200r/min，控制电机21为30r/min，搅拌2h；
76.s4、将分散均匀的物料过滤，至细度为50μm。
77.实施例三
78.s1、将18份去离子水、3份消泡剂和2份分散剂加入搅拌装置内，传动电机22为400r/min，控制电机21为10r/min，搅拌15min；
79.s2、将7份成膜助剂、16份体质填料和2份增稠剂(分四次添加)加入搅拌装置内，传动电机22为400r/min，控制电机21为10r/min，搅拌40min；
80.s3、将40份无机树脂乳液、5份蜡乳液和5份二氧化钛/石墨烯复合材料依次加入搅拌装置内，打开超声波发生器24，传动电机22为1200r/min，控制电机21为30r/min，搅拌2h
81.s4、将分散均匀的物料过滤，至细度为40μm。
82.实施例四
83.s1、将15份去离子水、2份消泡剂和1份分散剂加入搅拌装置内，传动电机22为400r/min，控制电机21为10r/min，搅拌15min；
84.s2、将5份成膜助剂、15份体质填料和1份增稠剂(分四次添加)加入搅拌装置内，传动电机22为400r/min，控制电机21为10r/min，搅拌40min；
85.s3、将40份无机树脂乳液、5份蜡乳液和5份二氧化钛/石墨烯复合材料依次加入搅拌装置内，打开超声波发生器24，传动电机22为1200r/min，控制电机21为30r/min，搅拌2h
86.s4、将分散均匀的物料过滤，至细度为40μm。
87.实施例五
88.s1、将18份去离子水、3份消泡剂和2份分散剂加入搅拌装置内，传动电机22为400r/min，控制电机21为10r/min，搅拌15min；
89.s2、将7份成膜助剂、16份体质填料和2份增稠剂(分四次添加)加入搅拌装置内，传动电机22为400r/min，控制电机21为10r/min，搅拌40min；
90.s3、将50份无机树脂乳液、10份蜡乳液和10份二氧化钛/石墨烯复合材料依次加入搅拌装置内，打开超声波发生器24，传动电机22为1200r/min，控制电机21为30r/min，搅拌2h；
91.s4、将分散均匀的物料过滤，至细度为50μm。
92.搅拌装置工作原理
93.由杯盖14向搅拌空间18内投放物料，杯盖14关闭后，打开传动电机22和控制电机21，传动电机22带动传动轴11转动，平浆叶16和斜桨叶17跟随传动轴11一起转动，由下部的叶片提供给流体轴向力，上部的叶片提供给流体径向力。轴向是与搅拌杯15中心轴共同的方向，径向垂直于轴向，径向与轴向空间垂直。利用轴向力把物料从底部搅拌成沿搅拌空间18内壁向上卷起、回落的形态；利用径向力把物料往搅拌空间18端面圆的半径方向做旋转流动；利用轴向力和径向力的合力让物料沿着搅拌空间18内壁做螺旋上升流动、回落而减少液面中心塌陷。
94.同时控制电机21启动，带动控制轴20转动，控制轴20带动控制齿轮19转动，控制齿轮19通过啮合带动齿圈13转动，搅拌杯15跟随齿圈13转动，搅拌杯15缓慢转动，搅拌杯15的转动方向与传动轴11的转动方向相反，进一步提高搅拌效果，避免物料在搅拌空间18内沉积。
95.当添加二氧化钛/石墨烯复合材料时，超声波发生器24启动，搅拌空间18内的物料做有规律的流动的同时，物料间歇的受到超声波影响，从而避免石墨烯发生团聚产生石墨氧化物杂质。
96.采用超声法制备添加一定量的石墨烯/二氧化钛复合材料，配制改性涂刷聚氨酯水性涂料，涂刷制成改性无机树脂涂层。观察分析不同改性聚氨酯涂层的表面形貌，对其时生物附着性能、表面性能、力学性能和吸水性能进行测试，分析涂层的防污性能，确定合适的石墨烯/二氧化钛复合材料含量的改性涂层。
97.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
98.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。