一种含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料化学技术领域，具体地，涉及一种含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料、及其制备方法。

背景技术：

聚苯胺无毒，廉价易得，导电性可控，具有良好的环境和化学稳定性以及独特的掺杂机制，有广泛的应用，在防金属腐蚀领域的应用尤为突出。已经有大量工作报道了含聚苯胺填料的溶剂型、水性涂料。然而，含聚苯胺的粉末涂料的报道很少，主要是由于聚苯胺会使环氧粉末涂料过快固化。要解决这一问题，必须对聚苯胺的掺杂度作出调整。

石墨烯具有纳米片层结构和巨大的比表面积，具有优异的导电性、导热性和力学强度。以石墨烯为模板来制备功能填料，可以将功能填料原本的球状结构变成平面状结构。例如：以石墨烯模板制备聚吡咯/石墨烯复合填料，所得填料的形貌是片状结构，而单纯聚吡咯填料是球状结构。(highperformancepolymers,2016,28,747)

使用片层状填料对于提高涂层的阻隔性能有着重要作用。现今，已有大量片层状填料用于涂层中，如：蒙脱土、云母氧化铁、玻璃鳞片等。这些填料能够在涂层中形成迷宫结构，使得外界不良因子透过涂层的路径大大增加。

本专利制备了石墨烯/聚苯胺复合填料，并制备了相应的粉末涂料。该技术综合了石墨烯的纳米片层结构特点与聚苯胺的防腐蚀特点，使用了特定的掺杂方法，使所得粉末涂料的涂层具有导电性好，防腐蚀性能好，固化速度适中，附着力强等优点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料的制备方法，从而得到该含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

为实现发明目的，提供以下技术方案：

一种含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在反应器中依次加入1重量份氧化剂，0.001~1重量份石墨烯，10~1000重量份溶剂，然后滴加0.5~10重量份苯胺，于5℃~50℃反应2~48小时，经沉淀、过滤得沉淀物，再用十二烷基苯磺酸0.5~2wt%的稀溶液快速冲洗沉淀物，干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合填料；

2)将5~100重量份的步骤1）所得填料，450~550重量份环氧树脂，80~140重量份固化剂，200~250重量份颜填料，30~50重量份助剂，搅拌均匀，再经双螺杆挤出机在70~110℃挤出、压片、粉碎、过筛，得到含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

优选的，所述的氧化剂选自三氯化铁、过硫酸铵、过硫酸钾、高氯酸钾、过氧化苯甲酰，但不局限于此。

优选的，所述的溶剂选自水、醇类、醚类、酯类、酮类、醇醚类。

优选的，所述的环氧树脂选自双酚a型环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂环族环氧树脂、以及混合物，但不局限于此。

优选的，所述的固化剂选自双氰胺类、芳香族胺类、酸酐、三氟化硼络合物、二羧酸二酰肼、咪唑类、环脒类、酚醛树脂，但不局限于此。

优选的，所述的颜填料选自钛白粉、炭黑、硅微粉、沉淀硫酸钡、云母氧化铁、玻璃鳞片的一种或几种的混合物，但不局限于此。

优选的，所述的助剂为流平剂、光亮剂、消泡剂的混合物，其重量分数如下：

流平剂为15~25份；光亮剂为10~20份；消孔剂为5~10份。

本发明的有益效果是，经石墨烯改性的聚苯胺填料，其球状形貌变得扁平，而且石墨烯纳米片层结构的阻隔性能好，使得所制备的粉末涂料比单纯地聚苯胺粉末涂料具有更好的防腐蚀性能。该新型粉末涂料在防腐蚀、抗静电等领域，在家电、五金、建材等场合有着广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明中用石墨烯与苯胺合成的复合填料的扫描电镜图片。

图2是本发明中用粉末涂料制备的涂层经中性盐雾实验1000小时后的结果，显示涂层无脱落。

具体实施方式

本发明的原理是利用石墨烯具有的纳米片层结构来改性聚苯胺填料，使填料由球状形貌变得扁平，而且石墨烯自身就很好的阻隔性能，因而，所制得的粉末涂料比单纯的聚苯胺粉末涂料具有更好的防腐蚀性能。此外，本发明采用的聚苯胺的合成方法所制备的低掺杂的聚苯胺不会使环氧粉末涂料过快固化，从而保证了涂层表面良好的流平。

下面根据附图和实施例进一步说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

实施例1：

在反应器中依次加入1重量份三氯化铁，0.001重量份石墨烯，10重量份水，然后滴加0.5重量份苯胺，于5℃反应48小时，再经沉淀、过滤得沉淀，再用十二烷基苯磺酸0.5wt%的稀溶液快速冲洗，干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合填料；

将5重量份的所得填料，450重量份双酚a环氧树脂，80重量份双氰胺固化剂，200重量份钛白粉，30重量份助剂，按配方比例称量准确，搅拌均匀，再经双螺杆挤出机在70℃挤出、压片、粉碎、过筛，得到含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

实施例2：

在反应器中依次加入1重量份三氯化铁，1重量份石墨烯，1000重量份水，然后滴加10重量份苯胺，于50℃反应2小时，再经沉淀、过滤得沉淀，再用十二烷基苯磺酸2wt%的稀溶液快速冲洗，干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合填料；

将100重量份的所得填料，550重量份双酚a环氧树脂，140重量份双氰胺固化剂，250重量份钛白粉，50重量份助剂，按配方比例称量准确，搅拌均匀，再经双螺杆挤出机在110℃挤出、压片、粉碎、过筛，得到含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

实施例3：

在反应器中依次加入1重量份过硫酸铵，0.5重量份石墨烯，20重量份水，然后滴加5重量份苯胺，于27℃反应24小时，再经沉淀、过滤得沉淀，再用十二烷基苯磺酸1wt%的稀溶液快速冲洗，干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合填料；

将100重量份的所得填料，500重量份脂环族环氧树脂，100重量份芳香胺固化剂，200重量份硫酸钡，40重量份助剂，按配方比例称量准确，搅拌均匀，再经双螺杆挤出机在100℃挤出、压片、粉碎、过筛，得到含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

实施例4：

在反应器中依次加入1重量份过氧化苯甲酰，0.8重量份石墨烯，20重量份乙醇，然后滴加10重量份苯胺，于25℃反应24小时，再经沉淀、过滤得沉淀，再用十二烷基苯磺酸1wt%的稀溶液快速冲洗，干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合填料；

将100重量份的所得填料，500重量份酚醛环氧树脂，100重量份芳香胺固化剂，200重量份云母氧化铁，40重量份助剂，按配方比例称量准确，搅拌均匀，再经双螺杆挤出机在100℃挤出、压片、粉碎、过筛，得到含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

实施例5：

在反应器中依次加入1重量份过硫酸钾，0.8重量份石墨烯，100重量份甲醇，然后滴加6重量份苯胺，于30℃反应24小时，再经沉淀、过滤得沉淀，再用十二烷基苯磺酸1wt%的稀溶液快速冲洗，干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合填料；

将80重量份的所得填料，450重量份脂环族环氧树脂，100重量份咪唑固化剂，200重量份炭黑，40重量份助剂，按配方比例称量准确，搅拌均匀，再经双螺杆挤出机在100℃挤出、压片、粉碎、过筛，得到含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

实施例6：

在反应器中依次加入1重量份过硫酸铵，0.5重量份石墨烯，100重量份乙酸乙酯，然后滴加1重量份苯胺，于10℃反应48小时，再经沉淀、过滤得沉淀，再用十二烷基苯磺酸1wt%的稀溶液快速冲洗，干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合填料；

将80重量份的所得填料，500重量份双酚a型环氧树脂与酚醛环氧树脂的1:1混合物，120重量份环脒固化剂，250重量份玻璃鳞片，50重量份助剂，按配方比例称量准确，搅拌均匀，再经双螺杆挤出机在110℃挤出、压片、粉碎、过筛，得到含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

实施例7：

在反应器中依次加入1重量份过硫酸铵，0.5重量份石墨烯，50重量份水，然后滴加1重量份苯胺，于50℃反应2小时，再经沉淀、过滤得沉淀，再用十二烷基苯磺酸1wt%的稀溶液快速冲洗，干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合填料；

将100重量份的所得填料，500重量份双酚a环氧树脂，100重量份固化剂，200重量份白炭黑，30重量份助剂，按配方比例称量准确，搅拌均匀，再经双螺杆挤出机在110℃挤出、压片、粉碎、过筛，得到含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

实施例8：

在反应器中依次加入1重量份过硫酸铵，0.5重量份石墨烯，10重量份水，然后滴加2重量份苯胺，于25℃反应24小时，再经沉淀、过滤得沉淀，再用十二烷基苯磺酸1wt%的稀溶液快速冲洗，干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合填料；

将50重量份的所得填料，450重量份双酚f环氧树脂，140重量份酸酐固化剂，250重量份云母氧化铁，30重量份助剂，按配方比例称量准确，搅拌均匀，再经双螺杆挤出机在100℃挤出、压片、粉碎、过筛，得到含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

实施例9：

在反应器中依次加入1重量份高氯酸钾，1重量份石墨烯，100重量份甲乙酮，然后滴加3重量份苯胺，于20℃反应48小时，再经沉淀、过滤得沉淀，再用十二烷基苯磺酸1wt%的稀溶液快速冲洗，干燥后得到石墨烯/聚苯胺复合填料；

将50重量份的所得填料，500重量份双酚f环氧树脂，120重量份二酰肼固化剂，250重量份钛白粉，40重量份助剂，按配方比例称量准确，搅拌均匀，再经双螺杆挤出机在110℃挤出、压片、粉碎、过筛，得到含石墨烯/聚苯胺复合填料的粉末涂料。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。