二维氧化石墨烯杂化零维无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法_3

文档序号:9927680阅读:来源:国知局
in,再继续以60g/min的速度加入10mL蒸馏水ΙΠ,然后将温度以4°C/min的速度升至95°C,以1000r/min的速度搅拌30min,然后加入50mL质量浓度为30%的过氧化氢溶液至不冒气泡且溶液颜色变成金黄色,得到混合液B;③将步骤②得到的混合液B静置12h后,分层,去除上清液,然后先用质量浓度为10%的稀盐酸洗涤4次,除去溶液中的硫酸根离子,再用去离子水多次洗涤至用硝酸银溶液检测溶液中不含氯离子为止,然后调节pH值至4.5,得到悬浊液;④将步骤③得到的悬浊液先在转速为8000r/min的条件下离心3次,每次15min,再在转速为3000r/min的条件下离心3次,每次15min,离心处理后将得到的沉淀物置于透析袋中,再在去离子水中以300r/min速度搅拌透析一周,得到氧化石墨;⑤将绝干质量为0.6g的步骤④得到的氧化石墨加入到200mL去离子水中,用超声波细胞粉碎仪在功率为800W的条件下超声20min,然后在转速为14000r/min的条件下高速搅拌lOmin,得到分散均匀的氧化石墨烯水分散液;
[0049]二、氧化石墨稀与无机纳米粒子的杂化复合:将0.06g纳米Si02粒子和0.06g纳米ZnO粒子加入到200mL步骤一得到的分散均匀的氧化石墨烯水分散液中,在功率为800W的条件下超声30min,得到杂化复合液;
[0050]所述的零维无机纳米粒子与步骤一得到的分散均匀的氧化石墨烯水分散液中氧化石墨稀的质量比为20:100;所述的纳米Si02粒子的粒径为30nm;所述的纳米ZnO粒子的粒径为I Onm;
[0051 ]三、纳米材料与水性树脂乳液的复合:①将0.006g十六烷基三甲基溴化铵加入到200mL步骤二得到的杂化复合液中,在功率为800W的条件下超声30min,得到复合液;②将复合液旋蒸至去除复合液水分的80%,再将40mL旋蒸后复合液加入到300mL水性木器涂料中,然后在功率为800W的条件下超声30min;③在转速为15000r/min的条件下高速搅拌30min,得到二维氧化石墨稀杂化零维无机纳米粒子改性的水性木器涂料;
[0052]所述的阳离子表面活性剂的质量与步骤一得到的分散均匀的氧化石墨烯水分散液中氧化石墨烯的质量比为1:100;所述的旋蒸后复合液中氧化石墨烯的质量与水性木器涂料固含量的比为0.67:100,其中所述的水性木器涂料的固含量为30 %。
[0053]所述的水性木器涂料为水性聚氨酯丙烯酸木器涂料;其中所述的水性聚氨酯丙烯酸木器涂料由水性聚氨酯丙烯酸树脂、去离子水和固化剂组成,所述的水性聚氨酯丙烯酸木器涂料的固含量为30%,所述的固化剂的质量为水性聚氨酯丙烯酸树脂固含量的I %,所述的固化剂为氨基树脂类低温自交联固化剂。
[0054]其中,所述的水性木器涂料购自嘉宝莉化工集团股份有限公司。
[0055](一)对步骤一得到的分散均匀的氧化石墨烯水分散液进行透射电镜扫描,得到如图1所示的氧化石墨稀的TEM图,从图1可以看出,氧化石墨稀微片大小在0.5μηι?3μηι。
[0056](二)采用原子力显微镜对步骤一得到的分散均匀的氧化石墨烯水分散液进行检测,得到如图2所示的氧化石墨稀的AFM图,从图2可以看出,氧化石墨稀的厚度在0.55nm?1.2nm左右,具有非常高的比表面积(>500m2/g),无沉淀。
[0057](三)将试验一得到的二维氧化石墨烯杂化零维无机纳米粒子改性的水性木器涂料涂覆到木器上,形成漆膜,并对漆膜表面进行扫描电镜检测,得到如图3所示的二维氧化石墨烯杂化零维无机纳米粒子改性的水性木器涂料的SEM图,从图3可以看出,漆膜表面均匀分布着几十纳米的无机纳米粒子,表明氧化石墨烯起到了非常好的分散载体,有效解决了无机纳米颗粒在树脂基体中难以均匀分散的问题。
[0058](四)将试验一得到的二维氧化石墨烯杂化零维无机纳米粒子改性的水性木器涂料和未改性的木器涂料以120g/m2的喷涂量通过喷涂方式分别施加到楓木表面,在温度为35°C的条件下下干燥72h后,测试漆膜的力学性能、耐紫外老化性能和杀菌性能,结果表明,改性漆膜的硬度较未改性的对照漆膜提高了44.1 %,耐磨性提高了45.5 %,耐刮擦性提高了 18%,抗冲击韧性提高了22.7 %,耐紫外光老化时间提高了 1.5倍,漆膜表面的霉菌负载率降低了85%以上,表明该法可有效改善水性木器涂料的综合性能,并赋予杀菌功能。
[0059]试验二:本试验的一种二维氧化石墨稀杂化零维无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法按以下步骤进行:
[0060]一、氧化石墨烯水分散液的制备:①将Ig石墨粉放入烧杯中,在冰水浴下以25g/min的速度加入30mL浓硫酸,然后加入0.5g硝酸钠,搅拌5min,然后继续在冰水浴下加入7g高锰酸钾,以1000r/min的速度搅拌30min,再以4°C/min的速度升温至35°C,并在温度为350C的条件下搅拌反应2h,得到混合液A;②以50g/min的速度向步骤①得到的混合液A中加入5mL蒸馈水I,以1000r/min的速度搅拌5min,然后继续以50g/min的速度加入1mL蒸馈水Π,以1000r/min的速度搅拌lOmin,再继续以50g/min的速度加入10mL蒸馏水ΙΠ,然后将温度以4°C/min的速度升至95°C,以1000r/min的速度搅拌30min,然后加入70mL质量浓度为30%的过氧化氢溶液至不冒气泡且溶液颜色变成金黄色,得到混合液B;③将步骤②得到的混合液B静置12h后,分层,去除上清液,然后先用质量浓度为10%的稀盐酸洗涤5次,除去溶液中的硫酸根离子,再用去离子水多次洗涤至用硝酸银溶液检测溶液中不含氯离子为止,然后调节pH值至4.5,得到悬浊液;④将步骤③得到的悬浊液先在转速为8000r/min的条件下离心3次,每次15min,再在转速为3000r/min的条件下离心3次,每次15min,离心处理后将得到的沉淀物置于去离子水中,再在去离子水中以400r/min速度搅拌透析一周,得到氧化石墨;⑤将绝干质量为0.8g的步骤④得到的氧化石墨加入到200mL去离子水中,用超声波细胞粉碎仪在功率为800W的条件下超声20min,然后在转速为14000r/min的条件下高速搅拌1min,得到分散均匀的氧化石墨烯水分散液;
[0061]二、氧化石墨稀与无机纳米粒子的杂化复合:将0.1g纳米Fe3(k粒子和0.1g纳米T12粒子加入到200mL步骤一得到的分散均匀的氧化石墨烯水分散液中,在功率为800W的条件下超声30min,得到杂化复合液;
[0062]所述的零维无机纳米粒子与步骤一得到的分散均匀的氧化石墨烯水分散液中氧化石墨稀的质量比为25:100;所述的纳米FΘ304粒子的粒径为15nm;所述的纳米T12粒子的粒径为I Onm;
[0063]三、纳米材料与水性树脂乳液的复合:①将0.004g十八烷基三甲基氯化铵加入到200mL步骤二得到的杂化复合液中,在功率为800W的条件下超声30min,得到复合液;②将复合液旋蒸至去除复合液水分的60%,再将80mL旋蒸后复合液加入到500mL水性木器涂料中,然后在功率为800W的条件下超声30min;③在转速为15000r/min的条件下高速搅拌30min,得到二维氧化石墨稀杂化零维无机纳米粒子改性的水性木器涂料;
[0064]所述的阳离子表面活性剂的质量与步骤一得到的分散均匀的氧化石墨烯水分散液中氧化石墨烯的质量比为0.5:100;所述的旋蒸后复合液中氧化石墨烯的质量与水性木器涂料固含量的比为0.53:100,其中所述的水性木器涂料的固含量为30%。
[0065]所述的水性木器涂料为水性聚氨酯丙烯酸木器涂料;其中所述的水性聚氨酯丙烯酸木器涂料由水性聚氨酯丙烯酸树脂、去离子水和固化剂组成,所述的水性聚氨酯丙烯酸木器涂料的固含量为30%,所述的固化剂的质量为水性聚氨酯丙烯酸树脂固含量的I %,所述的固化剂为酰基磷氧化物类紫外光固化剂。
[0066]其中,所述的水性木器涂料购自嘉宝莉化工集团股份有限公司。
[0067](五)将试验二得到的二维氧化石墨烯杂化零维无机纳米粒子改性的水性木器涂料涂覆到木器上,形成漆膜,并对漆膜表面进行扫描电镜检测,得到如图4所示的二维氧化石墨烯杂化零维无机纳米粒子改性的水性木器涂料的SEM图,从图4可以看出,漆膜表面均匀分布着几十纳米的无机纳米粒子,表明氧化石墨烯起到了非常好的分散载体,有效解决了无机纳米颗粒在树脂基体中难以均匀分散的
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