高强度纳米石墨烯彩涂板及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料技术领域，具体涉及一种高强度纳米石墨烯彩涂板及其制备方法。该彩涂板包括依次层叠设置的面涂层、底涂层、第一钝化层、基板、第二钝化层和背涂层，氮化铝经三乙醇胺、β‑羟烷基酰胺改性后，在环氧树脂作用下，再与石墨烯配合，形成复合材料，提高了面涂层的整体强度；在底涂层加入氧化石墨烯，经超高分子量聚丙烯酰胺连接改性，在超高分子量聚丙烯酰胺分子中充当交联点，提高了底涂层的强度。本发明专利技术提供的彩涂板强度高，制备方法简单，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
高强度纳米石墨烯彩涂板及其制备方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种高强度纳米石墨烯彩涂板及其制备方法。
技术介绍
彩涂板即彩色涂层钢板，是以冷轧钢板或镀锌钢板为基板，经表面预处理(脱脂、清洗、化学转化处理等)后，以辊涂方式涂覆涂料，然后经烘烤和冷却而制成的产品。作为一种色彩鲜艳、加工成型方便、成本低廉的新型材料，彩涂板广泛用于建筑、造船、家电、装饰装潢和交通运输等行业。随着彩涂板的广泛普及，彩涂板的使用寿命和具备的功能越来越成为人们关注的焦点。在使用过程中，彩涂板易受到外力作用，造成基板弯折变形，缩短了彩涂板的使用寿命，影响了其功能。基板作为彩涂板的骨架结构，对其材质进行改进，能够提高彩涂板的屈服强度和抗拉伸强度，延长使用寿命。中国专利CN102363857A公开了一种对彩涂板的基板材质和镀层结构的改进方法，通过在基板和镀层中添加适量元素C、Mn、Ti、Nb、Als、Fe、Si等，可得到屈服强度(ReL)高达420MPa、抗拉伸强度(Rm)高达460MPa的彩涂板。彩涂板结构中，涂层位于彩涂板的表面，直接与外界接触，因此，涂层材质对彩涂板的耐腐蚀性、抗沾污性、外观色彩等性能起着关键作用。对涂层材质进行改进，能够增强彩涂板的表面强度、耐划伤性性能等，保护彩涂板的表面不受损伤，继而确保彩涂板整体的耐腐蚀性、抗沾污性、耐候性、隔热保温等诸多性能不受影响。因此，开发一种具有高强度涂层的彩涂板具有十分重要的意义，也成为当今研究的热点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高强度的彩涂板以及彩涂板的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供一种高强度纳米石墨烯彩涂板，包括依次层叠设置的面涂层、底涂层、第一钝化层、基板、第二钝化层和背涂层；其中，所述面涂层包括以下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯60～70份，环氧树脂20～25份，石墨烯6～8份，氮化铝1.5～2.5份，三乙醇胺0.6～0.8份，β-羟烷基酰胺0.4～0.6份，气相二氧化硅0.1～0.3份，流平剂3～5份，固化剂5～9份；所述底涂层包括以下重量份的原料：丙炔-聚偏二氟乙烯共聚物50～60份，聚二季戊四醇六丙烯酸酯15～20份，颜料5～9份，氧化石墨烯4～6份，反丁烯二酸6～10份，超高分子量聚乙烯7～11份，超高分子量聚丙烯酰胺4～6份；所述第一钝化层包括纳米氧化铝改性的酚醛树脂。优选地，此高强度纳米石墨烯彩涂板，所述第二钝化层包括纳米氧化锌改性的聚酰胺树脂；所述背涂层包括以下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯30～34份，丙炔-聚偏二氟乙烯共聚物30～34份，乙烯-醋酸乙烯共聚物22～26份，石墨烯3～6份。优选地，此高强度纳米石墨烯彩涂板，所述流平剂为阴离子型水性聚氨酯；所述固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。所述颜料包括无机颜料和有机颜料，所述无机颜料与所述有机颜料的质量比为1:(1～2)。优选地，此高强度纳米石墨烯彩涂板，所述超高分子量聚乙烯的分子量为100万～150万；所述超高分子量聚丙烯酰胺的分子量为1800万～2000万。进一步优选地，此高强度纳米石墨烯彩涂板，所述纳米氧化铝改性的酚醛树脂中，氧化铝含量为3～7wt％；所述纳米氧化锌改性的聚酰胺树脂中，氧化锌含量为1～5wt％。进一步优选地，此高强度纳米石墨烯彩涂板，所述第一钝化层和所述第二钝化层中还掺杂有钼酸盐；其中，所述第一钝化层中，所述钼酸盐的掺杂量为0.5～0.9wt％；所述第二钝化层中，所述钼酸盐的掺杂量为0.4～0.8wt％。优选地，此高强度纳米石墨烯彩涂板，所述底涂层与所述第一钝化层之间还设置有反射层和胶黏剂层，所述反射层靠近所述底涂层设置。本专利技术还提供上述高强度纳米石墨烯彩涂板的制备方法，包括以下步骤：(1)基板的脱脂、漂洗；(2)基板的表调、漂洗；(3)辊涂第一钝化层和第二钝化层，烘烤固化；(4)辊涂底涂层、面涂层和背涂层，每辊涂一层先经一次烘烤和降温后再进行辊涂下一层。优选地，该制备方法中，所述底涂层的制备方法包括以下步骤：(a)在有机溶剂中加入氧化石墨烯4～6重量份，超声处理，加入超高分子量聚丙烯酰胺4～6重量份，得到接枝物混合液；(b)向所述步骤(a)制备的接枝物混合液加入丙炔-聚偏二氟乙烯共聚物50～60重量份、聚二季戊四醇六丙烯酸酯15～20重量份、颜料5～9重量份、反丁烯二酸6～10重量份超高分子量聚乙烯7～11重量份，在55～60℃下搅拌混合均匀，得到浆状物；(c)将所述步骤(b)制备的浆状物辊涂在所述第一钝化层上，烘烤固化，得到所述底涂层。进一步优选地，该制备方法中，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的至少一种与乙醇的混合液。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的高强度纳米石墨烯彩涂板，包括依次层叠设置的面涂层、底涂层、第一钝化层、基板、第二钝化层和背涂层；其中，面涂层包括以下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯60～70份，环氧树脂20～25份，纳米石墨烯6～8份，氮化铝1.5～2.5份，三乙醇胺0.6～0.8份，β-羟烷基酰胺0.4～0.6份，气相二氧化硅0.1～0.3份，流平剂3～5份，固化剂5～9份；底涂层包括以下重量份的原料：丙炔-聚偏二氟乙烯共聚物50～60份，聚二季戊四醇六丙烯酸酯15～20份，颜料5～9份，氧化石墨烯4～6份，反丁烯二酸6～10份，超高分子量聚乙烯7～11份，超高分子量聚丙烯酰胺4～6份；第一钝化层包括纳米氧化铝改性的酚醛树脂。此纳米石墨烯彩涂板，其面涂层以聚甲基丙烯酸甲酯为基体，聚甲基丙烯酸甲酯对酸、碱、盐有较强的耐腐蚀性，透明度高；石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时也具有非常好的光学特性，在较宽范围内吸收率约为2.3％。但是，石墨烯本身很难与其它基团(如胺基)结合；若氧化后，则会稍稍降低纳米石墨烯的强度。氮化铝同属金刚石氮化物，六方晶系，一方面，氮化铝与石墨烯配合，增强面涂层的强度；另一方面，氮化铝经三乙醇胺、β-羟烷基酰胺改性后，同时在环氧树脂作用下，提高了氮化铝与聚甲基丙烯酸甲酯结合强度。此时，石墨烯、氮化铝与聚甲基丙烯酸甲酯配合形成复合材料，提高了面涂层的整体强度。此纳米石墨烯彩涂板，其底涂层采用经丙炔改性的聚偏二氟乙烯共聚物为基体，增强了底涂层与面涂层、第一钝化层的结合强度；氧化石墨烯的表面含有丰富的羟基、羧基，具有极高的比表面积，经超高分子量聚丙烯酰胺连接改性，在超高分子量聚丙烯酰胺分子中充当交联点，提高了底涂层的强度。综上所述，本专利技术提供的纳米石墨烯彩涂板，在面涂层和底涂层分别加入石墨烯和氧化石墨烯，充分利用石墨烯的优良力学性能，提高了彩涂板整体的强度。2.本专利技术提供的高强度纳米石墨烯彩涂板，在面涂层中加入流平剂，能够有效降低面涂层辊涂时的表面张力，提高其流平性和均一性。阴离子型水性聚氨酯羧基，能与石墨烯结合，进一步增强了面涂层表面强度。3.本专利技术提供的高强度纳米石墨烯彩涂板，面涂层和底涂层之间粘结强度大，无需另设胶黏结构，节省了材料，简化了彩涂板结构；也避免了另设胶黏结构对光线在界面传输的影响，使得彩涂板的颜色更明亮。4.本专利技术提供的高强度纳米石墨烯彩涂板，在底涂层与第一钝化层之间设置有反射层和胶黏剂层，且反射层靠近底涂层设置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度纳米石墨烯彩涂板，其特征在于，包括依次层叠设置的面涂层、底涂层、第一钝化层、基板、第二钝化层和背涂层；其中，所述面涂层包括以下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯60～70份，环氧树脂20～25份，石墨烯6～8份，氮化铝1.5～2.5份，三乙醇胺0.6～0.8份，β‑羟烷基酰胺0.4～0.6份，气相二氧化硅0.1～0.3份，流平剂3～5份，固化剂5～9份；所述底涂层包括以下重量份的原料：丙炔‑聚偏二氟乙烯共聚物50～60份，聚二季戊四醇六丙烯酸酯15～20份，颜料5～9份，氧化石墨烯4～6份，反丁烯二酸6～10份，超高分子量聚乙烯7～11份，超高分子量聚丙烯酰胺4～6份；所述第一钝化层包括纳米氧化铝改性的酚醛树脂。

【技术特征摘要】
1.一种高强度纳米石墨烯彩涂板，其特征在于，包括依次层叠设置的面涂层、底涂层、第一钝化层、基板、第二钝化层和背涂层；其中，所述面涂层包括以下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯60～70份，环氧树脂20～25份，石墨烯6～8份，氮化铝1.5～2.5份，三乙醇胺0.6～0.8份，β-羟烷基酰胺0.4～0.6份，气相二氧化硅0.1～0.3份，流平剂3～5份，固化剂5～9份；所述底涂层包括以下重量份的原料：丙炔-聚偏二氟乙烯共聚物50～60份，聚二季戊四醇六丙烯酸酯15～20份，颜料5～9份，氧化石墨烯4～6份，反丁烯二酸6～10份，超高分子量聚乙烯7～11份，超高分子量聚丙烯酰胺4～6份；所述第一钝化层包括纳米氧化铝改性的酚醛树脂。2.根据权利要求1所述的高强度纳米石墨烯彩涂板，其特征在于，所述第二钝化层包括纳米氧化锌改性的聚酰胺树脂；所述背涂层包括以下重量份的原料：聚甲基丙烯酸甲酯30～34份，丙炔-聚偏二氟乙烯共聚物30～34份，乙烯-醋酸乙烯共聚物22～26份，石墨烯3～6份。3.根据权利要求1或2所述的高强度纳米石墨烯彩涂板，其特征在于，所述流平剂为阴离子型水性聚氨酯；所述固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。所述颜料包括无机颜料和有机颜料，所述无机颜料与所述有机颜料的质量比为1:(1～2)。4.根据权利要求1或2所述的高强度纳米石墨烯彩涂板，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的分子量为100万～150万；所述超高分子量聚丙烯酰胺的分子量为1800万～2000万。5.根据权利要求4所述的高强度纳米石墨烯彩涂板，其特征在于，所述纳米氧化铝改性的酚醛树脂中，氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：段满益，杨建仁，许曲锋，周丹，张林元，
申请(专利权)人：苏州扬子江新型材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32