掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料及其制备方法和用途，该涂料包括以下重量含量的组分：石墨烯0.01～10％，成膜树脂70～95％，二维填料2～15％，成膜助剂0.5～5％，所述二维填料是无机层状材料。该石墨烯掺杂塑料粉末涂料制备方法简单，用做玻璃金属、陶瓷、玻璃基材表面的保护膜，不但表面平整均匀，表观性能好，而且具有导热性能好、抗菌、防腐、远红外等功效，耐受温度范围广，达

【技术实现步骤摘要】
掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种塑料涂料，属于涂料领域，更具体地说，涉及一种掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]生活中家电产品以及工业设备的外壳普遍采用金属材质制品，如铝合金、铁、不锈钢、铜合金等。随着在环境中长期的使用，金属会受到环境条件的缓慢腐蚀，而且受限于金属有限的导热系数，在使用时也面临外壳散热性能就差的问题。通常解决方案是在金属表面喷涂粉末涂料，完全包裹金属表面，起到防腐作用，多余热量经常不能够及时排放，可使得产品的内部器件烧坏或者直接影响其性能。
[0003]而在所有现有可用材料中，石墨烯作为一种高导热材料，在理想状态下，可以实现5300W/K
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m2的导热能力，是目前所有材料中导热性能最好的。用于粉末涂料中，可提高涂层的导热性能和防腐功能。中国专利公布号CN 111793413 A和CN 112457772 A提到了添加石墨烯提高涂层性能的方法，主要是用于提高机械强度，提高韧性，在导热、抗菌、防腐、远红外等多种功能的综合提高能力上没有体现。
[0004]要想更好的增强涂层的其他性能，除了添加功能性填料石墨烯以外，还需要从涂料本身的组成成分之间的相互作用入手解决。中国专利公开号CN 112322188 A，CN 111793413 A和CN 112457772 A均涉及粉末涂料制备的相关方法，均可在200℃左右高温加热进行喷涂成涂层，但是所用的树脂耐温效果相对较差，在超过200℃的条件下就会软化分解，在很多高温场合很难应用。现有技术公开的这些方法通过选用熔点高达327℃的氟树脂，虽然可以应用于更高温度场合，耐受更加严格的环境，但是有些氟树脂或氟树脂的衍生物仍然难以满足长期持久的耐温要求。例如，中国专利公开号CN110527226A公开的粉末涂料主要用于提高材料的导电性，但是其耐温和金属的附着力方面仍无法满足要求。因此，需要一种耐温和金属的附着力好的塑料粉末涂料。
[0005]另外，现有技术中用作粉末涂料的填料有很多，例如，滑石粉、云母粉、氮化硼、二硫化钼、石墨烯等。这些材料按照其颗粒的维度比例划分，可以分为二维填料和三维填料。二维填料是指原子仅可在两个维度的纳米尺度(1
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100nm)上自由运动(平面运动)的材料，常见的二维材料有，石墨烯、氮化硼、二硫化钼等。三维填料是指原子可在三个维度的纳米尺度上自由运动(立体运动)的材料，三维材料很常见，例如，滑石粉、云母粉等，形状有多种如球形、长方体形、正方体形、锥形、不规则形状等。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中塑粉涂层存在耐温不长久和在基材(例如金属基材)上的附着力差的问题，本专利技术一方面的目的是提供掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料，由该塑料粉末涂料形成的涂层不但在基材表面的附着力强，防腐效果好，散热效率高，远红外性能好，而且耐受温度范围广，可达
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100℃～250℃。
[0007]为实现本专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料，该涂料包括以下重量含量的组分：
[0009][0010]优选地，上述二维填料是无机层状材料。
[0011]优选地，上述无机层状材料选自氮化硼和/或二硫化钼。
[0012]优选地，上述石墨烯的粒径为100～300μm，片层厚度为1～3原子层。
[0013]优选地，上述石墨烯选自机械剥离得到的石墨烯、氧化石墨烯、电化学剥离石墨烯。
[0014]优选地，上述掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料还包括颜料，其重量含量为：1～8％。
[0015]优选地，上述成膜树脂选自氟树脂。
[0016]优选地，上述成膜助剂选自丙烯酸树脂成膜剂、丁二烯树脂成膜剂、聚氨酯成膜剂、硝酸纤维成膜剂一种或多种。
[0017]本专利技术另一方面提供了上述掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0018](1)将石墨烯粉末通过震荡筛分机进行过筛处理，获得均匀的粉末，
[0019](2)将均匀的石墨烯粉体与成膜树脂、二维填料和成膜助剂添加到混粉机中充分混合，并经高温熔融混合挤出造粒过程获得塑料颗粒，最后经粉碎机粉碎并过筛获得均一的塑料粉末涂料。
[0020]本专利技术另一方面提供了上述掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0021](1)将石墨烯粉末通过震荡筛分机进行过筛处理，获得均匀的粉末，
[0022](2)将均匀的石墨烯粉体与成膜树脂、二维填料、颜料和成膜助剂添加到混粉机中充分混合，并经高温熔融混合挤出造粒过程获得塑料颗粒，最后经粉碎机粉碎并过筛获得均一的塑料粉末涂料。
[0023]本专利技术再一方面提供了上述掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料的用途，该塑料粉末涂料用于在金属、陶瓷、玻璃等基材表面形成涂层。
[0024]本专利技术再一方面提供了上述掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料的使用方法，包括首先，将上述塑料粉末涂料搅拌加热熔融；然后，喷涂(例如，静电喷涂)在基材上；最后，经高温烘烤在基材上形成涂层。
[0025]本专利技术的掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料制得的涂层的耐温范围为
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100℃～250℃。
[0026]与现有的塑料粉末涂料形成的涂层相比，本专利技术的塑料粉末涂料形成的涂层，对
基材的附着力强，防腐效果好，耐受温度范围广，可以在低达
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100℃的低温和高达250℃的高温环境中使用，并且兼具良好的导热、远红外等功能。
附图说明
[0027]图1是实施例1的掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料的产品照片。
[0028]图2是实施例1的掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料在金属铝板表面形成涂层(保护膜)以后的扫描电子显微镜微观示意图(利用观察，该仪器的厂家为Hitachi，型号为S4800)，其中突出的片状结构为部分裸漏在外的石墨烯片层。
[0029]图3是实施例1的掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料在金属铝板表面形成涂层(保护膜)以后的表观形貌图。
具体实施方式
[0030]针对现有的塑料膜存在的缺点，专利技术人经过深入的研究，发现片层尺寸超过100μm的大尺寸石墨烯材料用于塑料粉末涂料中时，使该塑料粉末涂料形成的涂层具有更好的导热性能，相比于使用小尺寸的石墨烯材料的涂层，导热性能提升数倍。并且出人意料地发现使用二维填料比三维填料能使得该塑料粉末涂料形成的涂层具有更好的在基材上的附着力。在此基础上完成了本专利技术。
[0031]本专利技术的描述中，除非另有说明，百分百(％)是指重量百分含量。
[0032]本专利技术的描述中，“多种”指两种或两种以上。
[0033]本专利技术的塑料粉末涂料中使用的二维填料在最终形成的涂层中起到骨架的作用并且增加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料，其特征在于，所述涂料包括以下重量含量的组分：所述二维填料是无机层状材料。2.根据权利要求1所述的掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料，其特征在于，所述无机层状材料选自氮化硼和/或二硫化钼。3.根据权利要求1所述的掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料，其特征在于，所述石墨烯的粒径为100～300μm，片层厚度为1～3原子层。4.根据权利要求3所述的掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料，其特征在于，所述石墨烯选自机械剥离得到的石墨烯、氧化石墨烯、电化学剥离石墨烯。5.根据权利要求1或2所述的掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料，其特征在于，所述涂料还包括颜料，其重量含量占所述塑料粉末涂料总重的1～8％。6.根据权利要求1或2所述的掺杂有石墨烯和二维填料的塑料粉末涂料，其特征在于，所述成膜树脂选自氟树脂。7.根据权利要1或2所述的掺杂有石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：田素云，丁古巧，冯庆康，
申请(专利权)人：上海烯望新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：