[发明专利]一种氧化石墨烯纳米改性丙烯酸酯水分散体的制备及其应用于水性汽车涂料

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性汽车涂料的制备方法，尤其涉及一种氧化石墨烯纳米改性丙烯酸酯水分散体的制备方法及其应用。

背景技术

随着汽车工业的高速发展和全民生活水平的不断提升，2015年我国汽车销售量超过2450万辆，创全球历史新高，连续七年位居世界第一，成为世界上最大的汽车产销国。按照我国当前汽车产销趋势，2017年保有量将提前突破2亿，到2022年，汽车保有量接近3亿。巨大的汽车产销市场必将带动汽车涂料的迅速发展，庞大的汽车保有量，为车用涂料提供了一个广阔的发展空间，汽车涂料用量急剧增长；但是目前国内汽车涂料以溶剂型体系为主，含有大量的挥发性有机物(VOC)，不仅对人体造成危害，而且对环境造成的污染日趋严重。随着人们环保意识的增强，对环保型涂料的呼声日渐高涨，从环境保护和可持续发展的角度看，研究开发环境友好型涂料势在必行。

近年来，随着纳米技术的不断发展，纳米材料的制备技术日趋成熟，研究者制备出粒径分布窄、性能稳定的纳米粉体，为改性有机高分子聚合物创造了条件。无机纳米微粒因粒子尺寸小、比表面积大等特点，能够产生小尺寸效应、表面效应和量子效应等特殊性质，使得纳米复合材料比常规的材料具有更加优异的性能。其中丙烯酸树脂的结构一般为链状线性结构，对温度极其敏感，易产生热黏冷脆，且在硬度、耐溶剂性、力学性能等方面不够好，利用纳米技术进行改性，充分利用发挥纳米材料的物理和力学性能，除了能赋予其更好的常规性能外，大大增强了其机械性能、耐溶剂性和稳定性。因此，纳米材料改性丙烯酸树脂受到越来越多的关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化石墨烯纳米改性丙烯酸酯水分散体的制备方法及其应用于水性汽车涂料，它具有优异的机械性能、耐溶剂性和稳定性，降低汽车涂料涂装VOC排放的同时实现节能减排，便于推广及应用。

本发明提供了一种氧化石墨烯纳米改性丙烯酸酯水分散体的制备方法，它包括了如下步骤：

在装有搅拌桨、温度计、冷凝器反应釜中，加入15重量份的叔碳酸缩水甘油酯Cardura E10P，3-5重量份二甲基甲酰胺(DMF)，0.5-1重量份氧化石墨烯，在氮气保护下，升温至100℃，保持高速分散状态0.5h后，滴加15-25重量份的非官能性(甲基)丙烯酸酯、20-30重量份的丙烯酸酯类、10-15重量份的含羟基的(甲基)丙烯酸酯、5-15重量份的丙烯酸类单体、10-20重量份的乙烯类单体、1-2重量份的引发剂和0.05-1重量份的链调节剂组成的混合溶液，在2-3h内滴加完毕，保温0.5-1h，之后再加入的0.5-1重量份的上述引发剂，保温1.5-2.5h；待温度降至60-80℃时，加入中和剂N，N-二甲基乙醇胺在1000-1500r/min分散条件下进行中和反应，反应时间为0.5-1h，即得氧化石墨烯纳米改性丙烯酸水分散体。

以上所述非官能性(甲基)丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯。

本发明所述丙烯酸酯类为丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯或丙烯酸-2-乙基己酸。

以上本发明所述含羟基的(甲基)丙烯酸酯为甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯。

本发明所述丙烯酸类单体为丙烯酸或甲基丙烯酸。

以上本发明所述乙烯类单体为苯乙烯或丙烯晴。

本发明所述引发剂为偶氮二异丁腈或氧化二苯甲酰。

以上本发明所述链调节剂为十二烷基硫醇或疏基乙醇。

本发明根据当前汽车表面水性涂装的施工特殊要求，引入氧化石墨烯纳米材料，其具有较高的比表面能、良好的机械性能和分散稳定性；不仅具有良好的润湿性能和表面活性，而且能被小分子及聚合物插层剥离，分散稳定性大大增强，制备出纳米改性汽车用水性丙烯酸酯分散体，同时通过亲水改性多异氰酸酯进行交联固化，制备出综合性能优异的环保水性汽车涂装新材料。填补了国内水性汽车涂料的空白，率先开发出氧化石墨烯改性水性汽车涂料，具有无毒、不易燃烧、不污染环境、安全可靠、易操作等优点，为推动国内原厂修补涂料水性化发展具有重大的意义。

本发明所述的另一应用方案中，提供一种氧化石墨烯纳米改性丙烯酸酯水分散体的应用，这种应用为氧化石墨烯纳米改性水性汽车涂料，它包括：

(1)、以在权利要求1氧化石墨烯纳米改性丙烯酸酯水分散体为基体，添加润湿剂、流平剂、消泡剂、去离子水、颜料、功能助溶剂和增稠剂，得到组分A，其中各组分的添加量如下：

石墨烯纳米改性丙烯酸酯水分散体：100

润湿剂(Surfynol 104BC)：0.5-1