一种石墨烯改性有机硅涂料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯改性有机硅涂料及其制备方法与应用，该涂料主要由以下质量份的物料制成：石墨烯0.1～5份、有机硅乳液15～50份、高岭土5～35份、消泡剂0.1～0.2份、增稠剂1～3份、分散剂0.5～3份和烷基酚聚氧乙烯醚0.07～3.5份；本发明专利技术还公开了该涂料的制备方法及应用；该石墨烯改性有机硅涂料利用石墨烯材料的高强度和柔韧性，弥补了有机硅的低强度的缺陷，同时有机硅还具有良好的耐臭氧性和电绝缘性，石墨烯和有机硅优势互补，使得制成的石墨烯改性有机硅涂料可涂于材料表面起到高强度、高耐温耐候性、耐臭氧性以及良好的电绝缘性；且将石墨烯改性有机硅涂料涂覆在玻璃纤维上制得的石墨烯改性高硅氧玻璃纤维，较普通高硅氧玻璃纤维强度、耐磨性、和耐热性都有所提高。

Graphene modified organosilicon coating and preparation method and application thereof

The invention discloses a graphene modified organosilicon coating and preparation method and application thereof, the coating is mainly composed of the following parts: the quality of material made of graphene 0.1 - 5, 15 - 50, silicone emulsion kaolin 5 ~ 35, 0.1 ~ 0.2 copies of defoaming agent, thickening agent 1 ~ 3 a 0.5 ~ 3, dispersant and alkyl phenol polyoxyethylene ether from 0.07 to 3.5; the invention also discloses a preparation method and application of the coating; the graphene modified silicone coating with high strength and flexibility of graphene materials, to make up for the defects of low strength silicone, silicone and also has good ozone resistance and electrical insulation, graphene and silicon complementary advantages, makes graphene made of modified silicone coating can be coated on the surface of the material has high strength, high temperature resistance, ozone resistance, weather resistance and good electrical insulation and stone; Graphene modified organosilicon coating on glass fiber prepared by graphene modified high silica glass fiber, compared to ordinary high silica glass fiber strength, wear resistance, and heat resistance are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性有机硅涂料及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种涂料，尤其涉及一种石墨烯改性有机硅涂料及其制备方法与应用。
技术介绍
高硅氧玻璃纤维属于特种玻璃纤维，通常是由钠硼硅酸盐玻璃纤维经热酸沥滤，除掉硅以外杂质，后经烧结而成。高硅氧玻璃纤维强度很低，仅为E玻璃纤维的1/10，但是它的耐高温性能非常好，可在900℃下长期使用，短时间可耐1200℃的高温，因其是一种优良的耐高温和耐腐蚀材料，在国防、航天、黑色及有色金属熔体净化过滤方面取得应用。现有技术中高硅氧玻璃纤维强度很低，由于在制备过程中使用酸沥滤技术，在制备得的成品表面会有许多孔洞残留，形成缺陷，表面积下降，使得高硅氧玻璃纤维的强度进一步降低。因此，亟待解决上述技术难题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种将石墨烯和有机硅性能互补的石墨烯改性有机硅涂料及其制备方法，以及应用该涂料的具有较高强度、耐高温性、耐磨性、耐候性、耐臭氧性和电绝缘性的石墨烯改性高硅氧玻璃纤维及其制备方法。技术方案：本专利技术所述的一种石墨烯改性有机硅涂料，主要由以下质量份的物料制成：石墨烯0.1～5份、有机硅乳液15～50份、高岭土5～35份、消泡剂0.1～0.2份、增稠剂1～3份、分散剂0.5～3份和烷基酚聚氧乙烯醚0.07～3.5份。进一步的，所述石墨烯与烷基酚聚氧乙烯醚的质量份数比为1:0.7。进一步优选的，所述增稠剂为羟丙基纤维素，消泡剂为磷酸三丁酯，分散剂为聚羧酸钠盐，有机硅乳液为MP-50E。上所述的石墨烯改性有机硅涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将石墨烯与烷基酚聚氧乙烯醚混合在水中，并进行混合超声分散0.5～2h，形成分散均匀的石墨烯水溶液；(2)将有机硅胶、分散剂、增稠剂和消泡剂混合并搅拌均匀后，再加入高岭土，均匀搅拌分散形成有机硅混合料；(3)将步骤(1)中制得的石墨烯水溶液加入步骤(2)制得的有机硅混合料中，搅拌分散，得到石墨烯改性有机硅涂料。上述石墨烯改性有机硅涂料在制备石墨烯改性高硅氧玻璃纤维上的应用，包括以下步骤：(1)将玻璃配合料在1300～1600℃下熔制，并分割成料块，然后冷却料块；(2)将冷却后的料块进行二次熔化并拉丝，然后制成丝筒；(3)将丝筒进行酸沥滤，以除去硅以外的杂质；(4)清洗丝筒除去表面盐酸溶液，并烘干；(5)将丝筒烧结，使得物料转变为致密体；(6)采用上述石墨烯改性有机硅涂料的制备方法制得石墨烯改性有机硅涂料；(7)将石墨烯改性有机硅涂料喷涂在丝筒表面，然后在50～150℃烘干，得到石墨烯改性高硅氧玻璃纤维。进一步的，上述步骤(2)中所述的二次熔化温度为200～1150℃。进一步的，上述步骤(3)中酸沥滤的溶液为浓度5～15％的盐酸，酸沥滤温度为50～100℃，时间为0.5～40小时。进一步的，上述步骤(5)中的烧结温度400～900℃。进一步的，上述步骤(7)中的烘干时间控制在10～60分钟。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著的优点为：(1)石墨烯改性有机硅涂料利用石墨烯材料的高强度和柔韧性，弥补了有机硅的低强度的缺陷，同时有机硅还具有良好的耐臭氧性和绝缘性，石墨烯和有机硅优势互补，使得制成的石墨烯改性有机硅涂料可涂于材料表面起到高强度、高耐温耐候性以及良好的绝缘性；(2)将石墨烯改性有机硅涂料涂覆在玻璃纤维上制得的石墨烯改性高硅氧玻璃纤维，较普通高硅氧玻璃纤维强度、耐磨性和耐热性都有所提高。具体实施方式实施例1取质量份为5份石墨烯和3.5份烷基酚聚氧乙烯醚混合在0.3份的水中，进行超声分散120min，制得石墨烯水溶液；再将50份MP-50E、3份聚羧酸钠盐、3份羟丙基纤维素和0.2份磷酸三丁酯混合搅拌均匀，继续加入35份高岭土，均匀搅拌分散，得到有机硅混合料；将分散均匀的石墨烯水溶液加入有机硅混合料中，制得石墨烯改性有机硅涂料。将玻璃配合料放入电熔窑炉中在1600℃下熔制，并通过料股分割成若干料块，然后冷却料块；将冷却后的料块放入拉丝炉中在1150℃下进行二次熔化并拉丝，然后制成丝筒；将丝筒在浓度为15％的盐酸中，以100℃进行酸沥滤0.5h，以除去硅以外的杂质；用水清洗丝筒除去表面盐酸溶液，并烘干；将丝筒在900℃下烧结，使得物料转变为致密体；将上述制得的石墨烯改性有机硅涂料喷涂在丝筒表面，然后在150℃烘干60min，得到石墨烯改性高硅氧玻璃纤维。实施例2取质量份为2份石墨烯和1.4份烷基酚聚氧乙烯醚混合在42.95份的水中，进行超声分散80min，制得石墨烯水溶液；再将30份MP-50E、1.5份聚羧酸钠盐、2份羟丙基纤维素和0.15份磷酸三丁酯混合搅拌均匀，继续加入20份高岭土，均匀搅拌分散，得到有机硅混合料；将分散均匀的石墨烯水溶液加入有机硅混合料中，制得石墨烯改性有机硅涂料。将玻璃配合料放入电熔窑炉中在1450℃下熔制，并通过料股分割成若干料块，然后冷却料块；将冷却后的料块放入拉丝炉中在800℃下进行二次熔化并拉丝，然后制成丝筒；将丝筒在浓度为10％的盐酸中，以75℃进行酸沥滤10h，以除去硅以外的杂质；用水清洗丝筒除去表面盐酸溶液，并烘干；将丝筒在750℃下烧结，使得物料转变为致密体；将上述制得的石墨烯改性有机硅涂料喷涂在丝筒表面，然后在100℃烘干30min，得到石墨烯改性高硅氧玻璃纤维。实施例3取质量份为0.1份石墨烯和0.07份烷基酚聚氧乙烯醚混合在78.23份的水中，进行超声分散30min，制得石墨烯水溶液；再将15份MP-50E、0.5份聚羧酸钠盐、1份羟丙基纤维素和0.1份磷酸三丁酯混合搅拌均匀，继续加入5份高岭土，均匀搅拌分散，得到有机硅混合料；将分散均匀的石墨烯水溶液加入有机硅混合料中，制得石墨烯改性有机硅涂料。将玻璃配合料放入电熔窑炉中在1300℃下熔制，并通过料股分割成若干料块，然后冷却料块；将冷却后的料块放入拉丝炉中在200℃下进行二次熔化并拉丝，然后制成丝筒；将丝筒在浓度为5％的盐酸中，以50℃进行酸沥滤40h，以除去硅以外的杂质；用水清洗丝筒除去表面盐酸溶液，并烘干；将丝筒在400℃下烧结，使得物料转变为致密体；将上述制得的石墨烯改性有机硅涂料喷涂在丝筒表面，然后在50℃烘干10min，得到石墨烯改性高硅氧玻璃纤维。对比例1将玻璃配合料放入电熔窑炉中在1600℃下熔制，并通过料股分割成若干料块，然后冷却料块；将冷却后的料块放入拉丝炉中在1150℃下进行二次熔化并拉丝，然后制成丝筒；将丝筒在浓度为15％的盐酸中，以100℃进行酸沥滤0.5h，以除去硅以外的杂质；用水清洗丝筒除去表面盐酸溶液，并烘干；将丝筒在900℃下烧结，使得物料转变为致密体，得到高硅氧玻璃纤维。对比例2将玻璃配合料放入电熔窑炉中在1450℃下熔制，并通过料股分割成若干料块，然后冷却料块；将冷却后的料块放入拉丝炉中在800℃下进行二次熔化并拉丝，然后制成丝筒；将丝筒在浓度为10％的盐酸中，以75℃进行酸沥滤10h，以除去硅以外的杂质；用水清洗丝筒除去表面盐酸溶液，并烘干；将丝筒在750℃下烧结，使得物料转变为致密体，得到高硅氧玻璃纤维。对比例3将玻璃配合料放入电熔窑炉中在1300℃下熔制，并通过料股分割成若干料块，然后冷却料块；将冷却后的料块放入拉丝炉中在200℃下进行二次熔化并拉丝，然后制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯改性有机硅涂料，其特征在于：主要由以下质量份的物料制成：石墨烯0.1～5份、有机硅乳液15～50份、高岭土5～35份、消泡剂0.1～0.2份、增稠剂1～3份、分散剂0.5～3份和烷基酚聚氧乙烯醚0.07～3.5份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性有机硅涂料，其特征在于：主要由以下质量份的物料制成：石墨烯0.1～5份、有机硅乳液15～50份、高岭土5～35份、消泡剂0.1～0.2份、增稠剂1～3份、分散剂0.5～3份和烷基酚聚氧乙烯醚0.07～3.5份。2.权利要求1所述的石墨烯改性有机硅涂料，其特征在于：所述石墨烯与烷基酚聚氧乙烯醚的质量份数比为1:0.7。3.权利要求1所述的石墨烯改性有机硅涂料，其特征在于：所述增稠剂为为羟丙基纤维素，消泡剂为磷酸三丁酯，分散剂为聚羧酸钠盐，有机硅乳液为MP-50E。4.权利要求1所述的石墨烯改性有机硅涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将石墨烯与烷基酚聚氧乙烯醚混合在水中，并进行混合超声分散，形成分散均匀的石墨烯水溶液；(2)将有机硅胶、分散剂、增稠剂和消泡剂混合并搅拌均匀后，再加入高岭土，均匀搅拌分散形成有机硅混合料；(3)将步骤(1)中制得的石墨烯水溶液加入步骤(2)制得的有机硅混合料中，搅拌分散，得到石墨烯改性有机硅涂料。5.根据权利要求4所述的石墨烯改性有机硅涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中超声分散时间为0.5～2小时。6.一种石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小艳，刘静，李田雨，朱杰，胡钰泉，田甜，左俊卿，沈欣欣，乔洋，夏苏鲁，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32