一种高分子水性涂料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高分子水性涂料及其制备方法 (High-molecular water-based paint and preparation method thereof ) 是由 卢君峰 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明属于水性涂料技术领域,公开了一种高分子水性涂料及其制备方法。涂料的组成包括：富勒烯激发剂、六环石、水性聚氨酯树脂、聚乙烯醇料,制备方法包括如下步骤：取六环石粉碎得微粉,将富勒烯激发剂与六环石微粉混合,进行等离子处理,得等离子处理料,取等离子处理料加入水,超声分散,在水合釜中反应,过滤,取滤渣研磨,添加聚乙烯醇料混合均匀,真空浓缩,得浓缩料,取浓缩料加入水性聚氨酯树脂、助剂混合均匀,即可。本发明公开的水性涂料具有良好的抗拉强度、延伸率,能够提高释放负离子的持续时间。(The invention belongs to the technical field of water-based paint, and discloses high-molecular water-based paint and a preparation method thereof. The coating comprises the following components: the preparation method of the fullerene excitant, the hexacyclic stone, the waterborne polyurethane resin and the polyvinyl alcohol material comprises the following steps: crushing hexacyclic stone to obtain micro powder, mixing a fullerene activator with the hexacyclic stone micro powder, carrying out plasma treatment to obtain a plasma treatment material, adding water into the plasma treatment material, carrying out ultrasonic dispersion, reacting in a hydration kettle, filtering, grinding filter residues, adding a polyvinyl alcohol material, uniformly mixing, carrying out vacuum concentration to obtain a concentrated material, adding the concentrated material into the aqueous polyurethane resin and the auxiliary agent, and uniformly mixing. The water-based paint disclosed by the invention has good tensile strength and elongation, and can prolong the duration of releasing negative ions.)
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及高分子水性涂料及其制备方法。
背景技术
负离子：简单的说是指带负电荷的氧离子，无色无味。空气负离子的分子式是O2-(H2O)n，或OH-(H2O)n，或CO4-(H2O)n。负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，因此它又被称为“空气维生素”，认为它像食物的维生素一样，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，如雷雨过后，空气的负离子增多，人们感到心情舒畅。而在空调房间，因空气中负离子经过一系列空调净化处理和漫长通风管道后几乎全部消失，人们在其中长期停留会感到胸闷、头晕、乏力、工作效率和健康状况下降，被称之为“空调综合症”。在医学界，负离子被确认是具有杀灭病菌及净化空气的有效手段。其机理主要在于负离子与细菌结合后，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡，最终降沉于地面。医学研究表明，空气中带负电的微粒使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用，具有促进人体新陈代谢，提高人体免疫能力，增强人体肌能，调节肌体功能平衡的作用。据考证，负离子对人体7个系统，近30多种疾病具有抑制、缓解和辅助治疗作用，尤其对人体的保健作用更为明显。
ZL201811617891.X公开了一种水性涂料纳米复合材料的制备方法及水性涂料纳米复合材料。该发明制得的材料的辐射测量均小于环保要求，环保要求辐射值小于0.1ucV，实测值达到0.03ucV，负离子发射量达到9000个/立方厘米以上，满足了部分需求，但依然存在这负离子释放持续时间较短，涂料自身的抗拉强度低、延伸率小的问题值得进一步的解决和优化。
发明内容
本发明内容是提供一种高分子水性涂料及其制备方法，优化涂料抗拉强度、延伸率，提高释放负离子的持续时间。
本发明采用了下述技术方案。
一种高分子水性涂料，组成包括：富勒烯激发剂、六环石、水性聚氨酯树脂、聚乙烯醇料，所述富勒烯激发剂与六环石微粉的质量比为1：80～100。
进一步的，所述聚乙烯醇料包络有α-环糊精，所述α-环糊精占聚乙烯醇料质量的10～15％。
本发明采用包络有α-环糊精的聚乙烯醇料，可在本涂料体系中提供可滑移的交联点，使得链段随着聚乙烯醇滑动，能够受力均匀，避免了应力集中，将外界应力很好的分散，提高抗拉强度和延伸率。
进一步的，所述富勒烯激发剂的制备：取富勒烯粉末按质量比1：20～30加入乙醇溶液，混合搅拌，加入锂藻土、硫酸钡混合，超声分散，得超声分散料，取超声分散料干燥，煅烧，研磨过筛，即得富勒烯激发剂。
更进一步的，所述锂藻土为富勒烯粉末质量的3～5倍、所述硫酸钡为富勒烯粉末质量的30～50％。
本发明以锂藻土、硫酸钡与富勒烯为原料，通过搅拌、超声分散、煅烧、研磨获得激发剂，使表面带负电荷的金属离子通过静电作用充分吸附富勒烯，得到富勒烯与金属离子的混合料，添加的硫酸钡在激发剂中起到惰性分隔的作用，可以有效避免颗粒间的合并，保持较大的比表面积发挥激发作用，并且在煅烧过程中，提供进一步提高分散性，便于富勒烯负载在带有负电荷的锂藻土上，多层次持久提供激发效果。
一种高分子水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
取六环石粉碎得微粉，将富勒烯激发剂与六环石微粉按照质量比为1：80～100混合，进行等离子处理，得等离子处理料，取等离子处理料按质量比1：7～12加入水，超声分散，在120～140℃、氮气气氛下的水合釜中反应，过滤，取滤渣按质量比1：4～8加入乙醇溶液混合研磨，添加乙醇溶液质量10～15％的聚乙烯醇料混合均匀，真空浓缩，得浓缩料，取浓缩料加入水性聚氨酯树脂、助剂混合均匀，即得高分子水性涂料。
本发明采用等离子体技术对富勒烯激发剂与六环石微粉混料的表面进行处理，低温等离子放电过程实际上是强化激发的过程，混料从电场中获得能量，电子通过碰撞将能量转化为内能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气中的氧气和水分在高能电子的作用下也可产生大量的新生态氢、活性氧和羟基氧等活性基团，这些活性基团相互碰撞后便引发了一系列复杂的物理、化学反应，等离子体的活性基团内部富含极高化学活性的粒子，有助于六环石产生负离子的效果。另外，在高能电子的作用下，会使得混料中带电粒子或分子间的化学键被打断，空气氛围中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH自由基、活性氧等强氧化性物质，同样也可以作为产生负离子的原料。
进一步的，所述等离子处理的功率为20～500W，保护气体为空气，处理时间为1～800s。
进一步的，所述六环石微粉的粒径为400～700μm。
进一步的，所述聚乙烯醇料占乙醇溶液质量的10～15％。
进一步的，所述水性聚氨酯树脂为浓缩料质量的2～5倍。
进一步的，所述助剂为十二烷基二甲基甜菜碱，添加量为浓缩料的3～8％。
本发明有益的效果是：
本发明提供的高分子水性涂料，优化涂料抗拉强度、延伸率，提高释放负离子的持续时间，作用效果良好，辐射测量均小于环保要求，环保要求辐射值小于0.1ucV，负离子发射量达到5000个/立方厘米以上。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高分子水性涂料，包括如下原料：
富勒烯激发剂、六环石、硫酸钡、水性聚氨酯树脂，其中，富勒烯激发剂与六环石微粉的质量比为1：80～100。所述聚乙烯醇料包络有α-环糊精，所述α-环糊精占聚乙烯醇料质量的10～15％。
一种高分子水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取富勒烯粉末按质量比1：20～30加入体积分数为70％的乙醇溶液，以350～550r/min磁力搅拌12～15h，加入富勒烯粉末质量3～5倍的锂藻土、富勒烯粉末质量30～50％的硫酸钡混合，超声分散20～40min，得超声分散料，取超声分散料干燥，于真空条件下500～700℃煅烧3～5h，煅烧后的产物研磨过200目筛，得富勒烯激发剂；
(2)取六环石于超微粉碎机进行粉碎，达到粒径为400～700μm，将富勒烯激发剂与六环石微粉按照质量比为1：80～100混合均匀，投入等离子腔进行等离子处理1～800s，得到等离子处理料，其中，功率为20～500W，保护气体为空气。取等离子处理料按质量比1：7～12加入水，超声分散20～30min，在120～140℃、氮气气氛下的水合釜中反应4～6h，过滤，取滤渣按质量比1：4～8加入体积分数为70％的乙醇溶液混合研磨2～4h，添加乙醇溶液质量10～15％的聚乙烯醇料混合均匀，真空浓缩至原总质量的50～65％，得浓缩料，取浓缩料按质量比1：2～5：0.03～0.08加入水性聚氨酯树脂、助剂混合均匀，即得高分子水性涂料。
其中，助剂为十二烷基二甲基甜菜碱。
实施例1
一种高分子水性涂料，包括如下原料：
富勒烯激发剂、六环石、硫酸钡、水性聚氨酯树脂，其中，富勒烯激发剂与六环石微粉的质量比为1：80。所述聚乙烯醇料包络有α-环糊精，所述α-环糊精占聚乙烯醇料质量的10％。
一种高分子水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取富勒烯粉末按质量比1：20加入体积分数为70％的乙醇溶液，以350r/min磁力搅拌12h，加入富勒烯粉末质量3倍的锂藻土、富勒烯粉末质量30％的硫酸钡混合，超声分散20min，得超声分散料，取超声分散料干燥，于真空条件下500℃煅烧3h，煅烧后的产物研磨过200目筛，得富勒烯激发剂；
(2)取六环石于超微粉碎机进行粉碎，达到粒径为400μm，将富勒烯激发剂与六环石微粉按照质量比为1：80混合均匀，投入等离子腔进行等离子处理1～800s，得到等离子处理料，其中，功率为20～500W，保护气体为空气。取等离子处理料按质量比1：7加入水，超声分散20min，在120℃、氮气气氛下的水合釜中反应4h，过滤，取滤渣按质量比1：4加入体积分数为70％的乙醇溶液混合研磨2h，添加乙醇溶液质量10～15％的聚乙烯醇料混合均匀，真空浓缩至原总质量的50％，得浓缩料，取浓缩料按质量比1：2：0.03加入水性聚氨酯树脂、助剂混合均匀，即得高分子水性涂料。
其中，助剂为十二烷基二甲基甜菜碱。
实施例2
一种高分子水性涂料，包括如下原料：
富勒烯激发剂、六环石、硫酸钡、水性聚氨酯树脂，其中，富勒烯激发剂与六环石微粉的质量比为1：100。所述聚乙烯醇料包络有α-环糊精，所述α-环糊精占聚乙烯醇料质量的15％。
一种高分子水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取富勒烯粉末按质量比1：30加入体积分数为70％的乙醇溶液，以550r/min磁力搅拌15h，加入富勒烯粉末质量5倍的锂藻土、富勒烯粉末质量50％的硫酸钡混合，超声分散40min，得超声分散料，取超声分散料干燥，于真空条件下700℃煅烧5h，煅烧后的产物研磨过200目筛，得富勒烯激发剂；
(2)取六环石于超微粉碎机进行粉碎，达到粒径为700μm，将富勒烯激发剂与六环石微粉按照质量比为1：100混合均匀，投入等离子腔进行等离子处理1～800s，得到等离子处理料，其中，功率为20～500W，保护气体为空气。取等离子处理料按质量比1：12加入水，超声分散30min，在140℃、氮气气氛下的水合釜中反应6h，过滤，取滤渣按质量比1：8加入体积分数为70％的乙醇溶液混合研磨4h，添加乙醇溶液质量15％的聚乙烯醇料混合均匀，真空浓缩至原总质量的65％，得浓缩料，取浓缩料按质量比1：5：0.08加入水性聚氨酯树脂、助剂混合均匀，即得高分子水性涂料。
其中，助剂为十二烷基二甲基甜菜碱。
实施例3
一种高分子水性涂料，包括如下原料：
富勒烯激发剂、六环石、硫酸钡、水性聚氨酯树脂，其中，富勒烯激发剂与六环石微粉的质量比为1：90。所述聚乙烯醇料包络有α-环糊精，所述α-环糊精占聚乙烯醇料质量的12％。
一种高分子水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取富勒烯粉末按质量比1：25加入体积分数为70％的乙醇溶液，以450r/min磁力搅拌13h，加入富勒烯粉末质量4倍的锂藻土、富勒烯粉末质量40％的硫酸钡混合，超声分散30min，得超声分散料，取超声分散料干燥，于真空条件下600℃煅烧4h，煅烧后的产物研磨过200目筛，得富勒烯激发剂；
(2)取六环石于超微粉碎机进行粉碎，达到粒径为500μm，将富勒烯激发剂与六环石微粉按照质量比为1：90混合均匀，投入等离子腔进行等离子处理1～800s，得到等离子处理料，其中，功率为20～500W，保护气体为空气。取等离子处理料按质量比1：10加入水，超声分散26min，在130℃、氮气气氛下的水合釜中反应5h，过滤，取滤渣按质量比1：7加入体积分数为70％的乙醇溶液混合研磨3h，添加乙醇溶液质量12％的聚乙烯醇料混合均匀，真空浓缩至原总质量的60％，得浓缩料，取浓缩料按质量比1：3：0.06加入水性聚氨酯树脂、助剂混合均匀，即得高分子水性涂料。
其中，助剂为十二烷基二甲基甜菜碱。
对比例1：与实施例1的方案基本一致，唯一的不同是缺少聚乙烯醇料。
对比例2：与实施例1的方案基本一致，唯一的不同是缺少锂藻土。
对比例3：与实施例1的方案基本一致，唯一的不同是缺少等离子处理的步骤。
对比例4：CN201811617891.X公开的实施例1所得水性涂料纳米复合材料。
对上述实施例1～3、对比例1～3得到的涂料进行HG/T 4109-2009规定的性能测试，拉伸强度和延伸率的测定：将上述水性涂料制得厚度为2.5mm，100×60mm的涂膜，测试其在30min时的拉伸强度、延伸率，试验结果如下表所示。
由上表可知，本实施例1～3所得涂料在上述三种性能测试中均优于对比例4，对比例1、2、3在缺少部分组分或步骤时都有不同程度的性能下降。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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