本发明属于乳胶漆制备
技术领域：
，涉及一种乳胶漆及其制备方法和应用，尤其涉及一种多功能乳胶漆及其制备方法和应用。
背景技术：
：乳胶漆，乳胶涂料的俗称，是以丙烯酸酯共聚乳液为代表的一大类合成树脂乳液涂料。乳胶漆是水分散性涂料，它是以合成树脂乳液为基料，填料经过研磨分散后加入各种助剂精制而成的涂料。乳胶漆具备了与传统墙面涂料不同的众多优点，如易于涂刷、干燥迅速、漆膜耐水、耐擦洗性好等。在我国，人们习惯上把合成树脂乳液为基料，以水为分散介质，加入颜料、填料(亦称体质颜料)和助剂，经一定工艺过程制成的涂料。但是传统的乳胶漆不具有抑菌、低温远红外和防静电性能。如当其用在室内装饰时，易在潮湿区域滋生细菌且无低温远红外功能。并且传统乳胶漆的耐冻融性、耐天候老化性和粘结性较差。石墨烯(graphene)是每一个碳原子以sp2杂化与三个相邻碳原子键合形成的蜂窝状结构的碳原子单层，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯材料既包括上述的石墨烯，也包括由上述的石墨烯堆垛而成且层数不超过10层的碳纳米材料，还包括由上述的石墨烯堆垛而成、层数多于10层且厚度在100nm以内的碳纳米材料。如何将石墨烯材料应用到乳胶漆中，既改善传统乳胶漆无法实现的上述缺陷，又提高乳胶漆的常规性能，具有重要的研究意义。技术实现要素：针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种多功能乳胶漆及其制备方法和应用。所述多功能乳胶漆中掺杂有合适量的石墨烯材料，与其他组分共同配合，使得到的乳胶漆不仅具有低温远红外功能、抑菌功能、防静电功能、保温隔热功能等多种功能，而且相对于传统的乳胶漆来说，其耐冻融性、耐天候老化性和结合性大幅度提高。为达上述目的，本发明采用以下技术方案：第一方面，本发明提供一种乳胶漆，尤其是一种多功能乳胶漆，所述乳胶漆按重量份数包括下述组分：所述树脂乳液的重量份数为2～50份，例如2份、5份、10份、15份、18份、20份、25份、30份、35份、40份、45份或50份等。所述石墨烯材料的重量份数为0.1～10份，例如0.1份、0.5份、1份、2份、2.5份、3份、4份、4.5份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。所述石墨烯材料分散剂的重量份数为0.3～3份，例如0.3份、0.5份、1wt％、1.5份、2份、2.5份或3份等。所述填料的重量份数为0～25份，例如0、1份、3份、5份、10份、12份、15份、20份、22.5份或25份等。所述颜料的重量份数为16～30份，例如16份、18份、20份、22份、24份、25份、27份或30份等。所述润湿剂的重量份数为0.1～0.5份，例如0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份等。所述消泡剂的重量份数为0.1～0.5份，例如0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份等。所述增稠剂的重量份数为0.5～3份，例如0.5份、1份、1.5份、1.8份、2份、2.5份或3份等。所述成膜助剂的重量份数为3～4.5份，例如3份、3.2份、3.5份、3.6份、3.8份、4份、4.2份、4.3份或4.5份等。优选地，所述防腐剂的重量份数为0.1～0.5份，例如0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份等。以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。优选地，所述石墨烯材料的重量百分比(即石墨烯材料在乳胶漆中的掺杂量)为0.3～8wt％，进一步优选0.5～5wt％。优选地，所述树脂乳液和石墨烯材料的质量比为500:3～5:2，例如500:3、450:3、400:3、350:3、300:3、200:3、150:3、100:3、75:3、50:3、20:3、10:3或5:2等，优选90:1～4:1。本发明中，所述“石墨烯材料”既包括石墨烯，也包括由石墨烯堆垛而成且层数不超过10层的碳纳米材料，还包括由石墨烯堆垛而成、层数多于10层且厚度在100nm以内的碳纳米材料。本发明中，所述堆垛方向尺寸处于纳米或更小尺度。本发明中，所述“石墨烯”指：由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，更具体地，每一个碳原子以sp2杂化与三个相邻原子键合形成的蜂窝状结构的碳原子单层。本发明所述的石墨烯材料可通过不同制备方法得到，例如机械剥离法、外延生长法、化学气相沉淀法和石墨氧化还原法等，还可以是通过对生物质资源水热碳化法，以及现有技术中其他方法制备的石墨烯材料。但是，无论哪种方法都很难实现大规模制备得到严格意义理论上的石墨烯，例如，现有技术制备得到的石墨烯中会存在某些杂质元素、碳元素的其他同素异形体或层数非单层甚至多层的石墨烯结构(例如3层、5层、10层或20层等)。优选地，所述石墨烯材料为：利用生物质制备得到的石墨烯材料。其制备方法本领域已有报道，典型但非限制性的包括cn104724699a，本发明不再赘述。更优选地，所述石墨烯材料为：利用生物质纤维素制备得到的石墨烯材料。优选地，所述生物质包括玉米杆、玉米芯、高粱杆、甜菜渣、甘蔗渣、糠醛渣、木糖渣、木屑、棉秆、果壳、芦苇、针叶木或阔叶木中的任意1种或至少2种的组合，优选玉米芯。除了上述对生物质的列举以外，本发明所述生物质可以是本领域技术人员能够获知的任何一种生物质资源，本发明不再继续赘述。作为本发明所述乳胶漆的进一步优选技术方案，所述乳胶漆按重量份数包括下述组分：所述石墨烯材料为：利用生物质制备得到的石墨烯材料。作为本发明所述乳胶漆的更进一步优选技术方案，所述乳胶漆按重量份数包括下述组分：所述石墨烯材料为：利用生物质制备得到的石墨烯材料。优选地，所述树脂乳液包括丁二烯苯乙烯乳液、醋酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯丙烯酸酯乳液、乙烯醋酸乙烯酯乳液、氯乙烯偏二氯乙烯乳液、醋酸乙烯酯叔碳酸酯乳液、丙烯酸酯乳液和丙烯酸树脂共聚物乳液中的一种或几种的混合物。但并不限于上述列举的树脂乳液，其他本领域常用的可达到相同效果的树脂乳液也可用于本发明。优选地，所述石墨烯材料分散剂包括十二烷基苯磺酸钠sdbs、十二烷基硫酸钠sds、聚乙烯吡咯烷铜k30、聚乙烯吡咯烷酮k90或羟甲基纤维素钠cmc中的任意1种或至少2种的混合物。但并不限于上述列举的石墨烯材料分散剂，其他本领域常用的可达到相同效果的石墨烯材料分散剂也可用于本发明。优选地，所述填料包括轻质碳酸钙、重质碳酸钙、钛白粉、高岭土或滑石粉中的任意1种或至少2种的混合物。但并不限于上述列举的填料，其他本领域常用的可达到相同效果的填料也可用于本发明。优选地，所述颜料包括甲苯胺、氧化铁、萘四甲酸或者酞菁中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述润湿剂包括有机硅润湿剂、大豆软磷脂润湿剂、硫醇类润湿剂、酰肼类润湿剂或聚氧化乙烯烷化醚类润湿剂中的任意1种或至少2种的混合物。但并不限于上述列举的润湿剂，其他本领域常用的可达到相同效果的润湿剂也可用于本发明。优选地，所述消泡剂包括乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷中的任意1种或至少2种的混合物。但并不限于上述列举的消泡剂，其他本领域常用的可达到相同效果的消泡剂也可用于本发明。优选地，所述增稠剂包括碱溶胀型增稠剂、缔合型增稠剂或纤维素类增稠剂中的任意1种或至少2种的混合物。但并不限于上述列举的增稠剂，其他本领域常用的可达到相同效果的增稠剂也可用于本发明。优选地，所述成膜助剂包括丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚或醇酯十二中的任意1种或至少2种的混合物。但并不限于上述列举的成膜助剂，其他本领域常用的可达到相同效果的成膜助剂也可用于本发明。优选地，所述防腐剂包括异噻唑啉酮类防腐剂或溴硝醇类防腐剂中的任意1种或2种的混合物。但并不限于上述列举的防腐剂，其他本领域常用的可达到相同效果的防腐剂也可用于本发明。作为本发明所述乳胶漆的进一步优选技术方案，所述乳胶漆按重量份数由下述组分构成：上述各组分的质量份数总和为100份；所述石墨烯材料为：利用生物质制备得到的石墨烯材料。第二方面，本发明提供如第一方面所述的乳胶漆的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将树脂乳液、石墨烯材料、石墨烯材料分散剂、填料、润湿剂、成膜助剂和防腐剂混合，得到混合料；(2)步骤(1)所得混合料、增稠剂、消泡剂和颜料充分混合均匀，得到乳胶漆预料；(3)过滤乳胶漆预料，得到乳胶漆。作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(3)所述过滤为：重力过滤、加压过滤、真空过滤或者离心过滤中的任意一种。优选地，步骤(1)所述混合采用方式一或方式二中的任意一种。所述方式一包括以下步骤：(a)将树脂乳液、填料、润湿剂、成膜助剂和防腐剂通过机械搅拌和机械研磨的方法混合均匀，得到第一乳液；(b)将石墨烯材料和石墨烯材料分散剂加入到水中，使石墨烯材料均匀分散在水中，得到石墨烯材料预分散液。优选地，步骤(a)所述混合均匀的方式为：先机械搅拌，然后机械研磨；优选地，所述机械搅拌的速度为200～1500r/min，例如200r/min、300r/min、350r/min、400r/min、500r/min、600r/min、650r/min、750r/min、800r/min、900r/min、1000r/min、1100r/min、1250r/min、1350r/min或1500r/min等；搅拌时间为20～60min，例如20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min或60min等。优选地，所述机械研磨的速度为150～200r/min，例如150r/min、160r/min、165r/min、170r/min、180r/min、185r/min、190r/min或200r/min等；研磨时间为10～30min，例如10min、15min、18min、20min、22min、25min或30min等。此优选技术方案中，步骤(a)得到的第一乳液和步骤(b)所述石墨烯材料预分散液的组合称为混合料，但在步骤(2)与增稠剂、消泡剂和颜料混合时，第一乳液和石墨烯材料预分散液要分别加入。所述方式二包括以下步骤：(a)将石墨烯材料、石墨烯材料分散剂与树脂乳液混合，先以200～500r/min的速度进行机械搅拌0.2～1h，然后在200～240w的功率条件下超声1～2h，静置0.5h～1h，过滤去除沉淀，得到石墨烯材料树脂乳液(b)将石墨烯材料树脂乳液、填料、润湿剂、成膜助剂和防腐剂混合，得到混合料。上述方式一和方式二中，优选采用方式二，通过方式二的方式进行混合，可以更好地发挥各物质之间的协同作用，从而提升多功能乳胶漆的远红外功能、抑菌功能、防静电功能和保温隔热功能。第三方面，本发明还提供了如第一方面所述的乳胶漆的用途，所述乳胶漆可用于室内和室外装饰。与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过使用合适量的石墨烯材料，与树脂乳液、石墨烯材料分散剂和颜料等按特定的配比混合，可以协同达到很好的综合性能，得到性能优异的多功能乳胶漆。本发明的多功能乳胶漆不仅具有远红外功能、抑菌功能、防静电功能、保温隔热功能等多种功能，而且，相对于传统的乳胶漆来说，其耐冻融性、耐天候老化性和粘结性大幅度提高。本发明的多功能乳胶漆的远红外发射性能和抑菌性好，其法向发射率大于0.85，例如0.87、0.89、0.91、0.92、0.93等，甚至大于0.88；多功能乳胶漆的抑菌率大于88％。本发明的多功能乳胶漆既可用于室内又可用于室外装饰，其具有的远红外发射，保温隔热的功能以及抗菌抑菌效果，使其用于室内或室外装饰时，不易滋生细菌，并起到很好的发射远红外线以及保温的效果。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形势的限制，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为同等变化的等效实施例。凡是脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改和同等变化，均落在本发明的保护范围之内。下述实施例中使用的石墨烯材料包括：石墨烯a、石墨烯b和石墨烯c；其中，石墨烯a是由石墨剥离得到的石墨烯材料；石墨烯b是利用生物质制备得到的石墨烯材料；石墨烯c是从常州第六元素材料科技股份有限公司采购的型号为se4102的石墨烯材料。实施例1一种多功能乳胶漆的制备方法，其包括如下步骤：(1)将40.0kg丙烯酸酯乳液、14.0kg轻质碳酸钙、8.0kg滑石粉、8.0kg钛白粉、0.2kg润湿剂os-405、3.5kg乙二醇丁醚和0.3kg防腐剂xg-215通过强力机械搅拌和机械研磨的方法混合均匀得到第一乳液；(2)将0.5kg石墨烯a和0.5kg聚乙烯吡咯烷酮k90加入到2.5kg水中，使石墨烯材料分散在水中，得到石墨烯材料预分散液；(3)将74.0kg第一乳液和3.5kg石墨烯材料预分散液、2.5kg羟乙基纤维素、0.5kg聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、20.0kg颜料充分混合均匀得到多功能乳胶漆预料；(4)过滤多功能乳胶漆预料得到多功能乳胶漆。实施例2(1)将40.0kg丙烯酸酯乳液、14.0kg轻质碳酸钙、8.0kg滑石粉、8.0kg钛白粉、0.2kg润湿剂os-405、3.5kg乙二醇丁醚和0.3kg防腐剂xg-215通过强力机械搅拌和机械研磨的方法混合均匀得到第一乳液；(2)将1.0kg石墨烯c和0.5kg聚乙烯吡咯烷酮k90加入到2.5kg水中，使石墨烯材料分散在水中，得到石墨烯材料预分散液；(3)将74.0kg第一乳液和3.5kg石墨烯材料预分散液、2.5kg羟乙基纤维素、0.5kg聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、20.0kg颜料充分混合均匀得到多功能乳胶漆预料；(4)过滤多功能乳胶漆预料得到多功能乳胶漆。实施例3(1)将40.0kg丙烯酸酯乳液、14.0kg轻质碳酸钙、8.0kg滑石粉、8.0kg钛白粉、0.2kg润湿剂os-405、3.5kg乙二醇丁醚和0.3kg防腐剂xg-215通过强力机械搅拌和机械研磨的方法混合均匀得到第一乳液；(2)将2.0kg石墨烯a和0.5kg聚乙烯吡咯烷酮k90加入到2.5kg水中，使石墨烯材料分散在水中，得到石墨烯材料预分散液；(3)将74.0kg第一乳液和3.5kg聚乙烯吡咯烷酮k90、2.5kg羟乙基纤维素、0.5kg聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、20.0kg颜料充分混合均匀得到多功能乳胶漆预料；(4)过滤多功能乳胶漆预料得到多功能乳胶漆。实施例4(1)将40.0kg丙烯酸酯乳液、14.0kg轻质碳酸钙、8.0kg滑石粉、8.0kg钛白粉、0.2kg润湿剂os-405、3.5kg乙二醇丁醚和0.3kg防腐剂xg-215通过强力机械搅拌和机械研磨的方法混合均匀得到第一乳液；(2)将3.0kg石墨烯a和0.5kg聚乙烯吡咯烷酮k90加入到2.5kg水中，使石墨烯材料分散在水中，得到石墨烯材料预分散液；(3)将74.0kg第一乳液和3.5kg石墨烯材料预分散液、2.5kg羟乙基纤维素、0.5kg聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、20.0kg颜料充分混合均匀得到多功能乳胶漆预料；(4)过滤多功能乳胶漆预料得到多功能乳胶漆。实施例5(1)将40.0kg丙烯酸酯乳液、14.0kg轻质碳酸钙、8.0kg滑石粉、8.0kg钛白粉、0.2kg润湿剂os-405、3.5kg乙二醇丁醚和0.3kg防腐剂xg-215通过强力机械搅拌和机械研磨的方法混合均匀得到第一乳液；(2)将5.0kg石墨烯b和0.5kg聚乙烯吡咯烷酮k90加入到2.5kg水中，使石墨烯材料分散在水中，得到石墨烯材料预分散液；(3)将74.0kg第一乳液和3.5kg石墨烯材料预分散液、2.5kg羟乙基纤维素、0.5kg聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、20.0kg颜料充分混合均匀得到多功能乳胶漆预料；(4)过滤多功能乳胶漆预料得到多功能乳胶漆。实施例6(1)将20.0kg丙烯酸酯乳液、20.0kg苯乙烯-丙烯酸酯(苯丙)乳液、14.0kg轻质碳酸钙、8.0kg滑石粉、8.0kg钛白粉、0.2kg润湿剂os-405、3.5kg乙二醇丁醚和0.3kg防腐剂xg-215通过强力机械搅拌和机械研磨的方法混合均匀得到第一乳液；(2)将1.0kg石墨烯c和0.5kg聚乙烯吡咯烷酮k90加入到2.5kg水中，使石墨烯材料分散在水中，得到石墨烯材料预分散液；(3)将74.0kg第一乳液和3.5kg石墨烯材料预分散液、2.5kg羟乙基纤维素、0.5kg聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、20.0kg颜料充分混合均匀得到多功能乳胶漆预料；(4)过滤多功能乳胶漆预料得到多功能乳胶漆。实施例7一种多功能乳胶漆的制备方法，其包括如下步骤：(1)将0.5kg石墨烯b、0.5kg聚乙烯吡咯烷酮k90与40.0kg丙烯酸酯乳液混合，先以200～500r/min的速度进行机械搅拌0.2～1h，然后在200～240w的功率条件下超声1～2h，静置0.5h～1h，过滤去除沉淀，得到石墨烯材料树脂乳液；(2)将步骤(1)所得石墨烯材料树脂乳液、14.0kg轻质碳酸钙、8.0kg滑石粉、8.0kg钛白粉、0.2kg润湿剂os-405、3.5kg乙二醇丁醚和0.3kg防腐剂xg-215通过强力机械搅拌和机械研磨的方法混合均匀得到混合料；(3)步骤(2)所得混合料、2.5kg羟乙基纤维素、0.5kg聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、20.0kg颜料充分混合均匀得到多功能乳胶漆预料；(4)过滤多功能乳胶漆预料得到多功能乳胶漆。对比例1(1)将40.0kg丙烯酸酯乳液、14.0kg轻质碳酸钙、8.0kg滑石粉、8.0kg钛白粉、0.2kg润湿剂os-405、3.5kg乙二醇丁醚和0.3kg防腐剂xg-215通过强力机械搅拌和机械研磨的方法混合均匀得到第一乳液；(2)将74.0kg第一乳液、0.5kg聚乙烯吡咯烷酮k90、2.5kg水、2.5kg羟乙基纤维素、0.5kg聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、20.0kg颜料充分混合均匀得到多功能乳胶漆预料；(3)过滤多功能乳胶漆预料得到多功能乳胶漆。对比例2(1)将20.0kg丙烯酸酯乳液、20.0kg苯乙烯-丙烯酸酯乳液、14.0kg轻质碳酸钙、8.0kg滑石粉、8.0kg钛白粉、0.2kg润湿剂os-405、3.5kg乙二醇丁醚和0.3kg防腐剂xg-215通过强力机械搅拌和机械研磨的方法混合均匀得到第一乳液；(2)将74.0kg第一乳液、0.5kg聚乙烯吡咯烷酮k90、2.5kg水、2.5kg羟乙基纤维素、0.5kg聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、20.0kg颜料充分混合均匀得到多功能乳胶漆预料；(3)过滤多功能乳胶漆预料得到多功能乳胶漆。性能测试：多功能乳胶漆耐冻融性试验依据gb/t9268-2008《乳胶漆耐冻融性的测定》，测试结果显示，实施例1-7的多功能乳胶漆均无硬块、凝聚及分离现象。实施例1-7的多功能乳胶漆膜外观平整、手感好、光泽度好。多功能乳胶漆耐人工气候老化性试验依据gb/t1865-2009《色漆和清漆人工气候老化和人工辐照曝露滤过的氙弧辐射》，测试结果显示，所述1-7的多功能乳胶漆经2000小时不剥落、不起泡、无裂纹。。对涂敷在室内墙壁上的多功能乳胶漆的远红外性能、抗菌性能和粘结性进行检测，检测标准如下：其中，红外检测数据依据：gbt7286.1-1987《金属与非金属材料全法向发射率试验方法》；抑菌检测数据依据：gb/t31402-2015《塑料、塑料表面抗菌性能试验方法》中，以金黄色葡萄球菌为例；粘结性试验数据依据：gb/t5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》。实施例1～7及对比例1～2所制材料的远红外性能、抑菌率和附着力数据见表1：表1性能指标远红外(法向发射率)抑菌率(％)附着力(mpa)实施例10.86937(6.4～7.2)，26％b，74％b/c实施例20.89957(6.7～7.6)，29％b，71％b/c实施例30.91968(6.9～8.8)，31％b，69％b/c实施例40.93989(8.3～10.6)，33％b，67％b/c实施例50.959810(8.9～11.6)，41％b，59％b/c实施例60.89957(6.6～7.8)，28％b，72％b/c实施例70.969910(9.1～10.3),47％b，53％b/c对比例10.74835(4.6～5.3)，23％b，77％b/c对比例20.75815(4.9～5.6)，24％b，76％b/c注：b表示第一道涂层内聚破坏；b/c表示第一道涂层与黏胶剂的附着力破坏。通过实施例1和实施例7的对比可知，步骤(1)混合采用方式二时相对于方式一更有利于提升乳胶漆的综合性能。综合上述实施例和对比例可以看出，本发明由于加入了合适含量的石墨烯材料，与其他的树脂乳液、石墨烯材料分散剂和颜料等组分配合，使得到的多功能乳胶漆具有很好的综合性能，不仅具有远红外功能、抑菌功能、防静电功能、保温隔热功能等多种功能，而且相对于传统的乳胶漆来说，其耐冻融性、耐天候老化性和粘结性大幅度提高。其远红外法向发射率能可达0.96；抗菌抑菌率在93％以上，在室内和室外装饰具有非常广阔的应用前景。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页12