一種石墨烯改性聚苯硫醚的涂料的制備方法與流程

本發明屬于涂料的技術領域，具體涉及一種石墨烯改性聚苯硫醚的涂料的制備方法。

背景技術：

工業生產裝置中，設備的動摩擦機構、輸送含砂礫的原油管道、輸送含顆粒物料的化工管道、排放含粉塵的煙氣管道等在腐蝕環境中使用的受摩擦部件，特別是長期處于嚴寒和高溫環境下的輸送含砂礫的原油管道和排放含粉塵的煙氣管道，在使用過程中會受到磨蝕和腐蝕的雙重危害，致使所述部件使用壽命短，更換頻率高，增加了運行成本，也給工業化生產的連續性和安全性帶來較大的困難。

為了減少上述部件受到磨損和腐蝕的危害，人們使用具有抗磨損、耐腐蝕性能的材料鑄造上述部件。所述具有抗磨損、耐腐蝕性能的材料包括金屬材料、無機材料、高分子材料，而現有的這三種材料分別存在著如下問題 ：(1)、抗磨損、耐腐蝕的金屬材料，都為昂貴的合金材料，如鈦-鎳-鉻不銹鋼，其價格不僅是普通鋼材的幾倍甚至幾十倍，而且其使用壽命很有限，維修更換成本也很高；(2)、抗磨損、耐腐蝕的無機材料，如玻璃(鐵基搪玻璃)、鑄石、剛玉等，因具有脆性，難以加工，且原料成本也較高；(3)、抗磨損、耐腐蝕的高分子材料，因耐熱性差、強度低等缺點，其使用范圍受到了較大的限制。

石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；導熱系數高達 5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過 15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。目前，也有報道稱石墨烯無論是直接在銅或鎳上制備，或轉移到其他金屬上，都可提供防腐蝕保護。銅涂層培育單層石墨烯，采用化學氣相沉積法，腐蝕會比裸銅慢七倍，鎳涂層培育多層石墨烯，腐蝕比裸鎳慢20倍以上。單層石墨烯具有相同的防腐蝕保護作用，就像常規有機涂料，但后者要厚五倍以上。石墨烯涂料可以用作理想的防腐蝕涂料，因為在有些領域，薄涂層更有利，比如微電子組件，互聯產品，飛機部件和植入設備等都是這樣。而將單層石墨烯涂于金屬表面的方法比較復雜且條件苛刻、不易操作。

技術實現要素：

本發明在于克服現有技術中的不足，提供耐磨性和抗磨損性能高的一種石墨烯改性聚苯硫醚的涂料。

本發明提供一種石墨烯改性聚苯硫醚的涂料的制備方法，所述涂層以重量份數包括如下組分：丙烯酸樹脂乳液45-85份，改性聚苯硫醚15-40份，聚四氟乙烯10-40份，填充劑3-15份，工業香精6-18份，填料2-16份，分散劑1-10份；所述填充劑包括混合二甲苯2-15份；石墨烯5-30份；

所述涂料通過以下步驟獲得：

步驟（1）改性聚苯硫醚的制備：

A）取聚苯硫醚和石墨烯置于研磨裝置中研磨成細粉；

B）將步驟A）中的混合細粉倒入燒杯中，加入乙醇配制成懸浮液濃度為1:25-1:50的懸浮液，超聲分散10-30min；

C）將步驟B）中的懸浮液濃度倒入三頸燒瓶中，添加去離子水，升溫至90-105℃，攪拌分散10-20min，繼續加入聚四氟乙烯，攪拌溫度不變，繼續攪拌反應3-6小時，過濾、洗滌、干燥，獲得改性聚苯硫醚。

步驟（2）涂料的制備：

分別稱取丙烯酸樹脂乳液和聚四氟乙烯加入攪拌罐中，以550轉/分的攪拌速率攪拌混合1小時，攪拌溫度為150℃；

向攪拌罐中加入步驟（1）制得的改性聚苯硫醚，以750轉/分的速率繼續攪拌0.5小時，攪拌溫度升溫至220℃；

繼續向攪拌罐中依次加入填充劑、工業香精、填料和分散劑，繼續以50轉/分的速率繼續攪拌1小時，得到半成品，攪拌溫度升溫至220℃；

將步驟中得到的半成品濾過，制得涂料，密封、包裝。

進一步地，所述混合二甲苯是二甲苯、鄰二甲苯、對二甲苯以及乙基苯的混合物。

進一步地，所述填充劑還包括丙酮和正丁醇中的一種或幾種。

進一步地，所述填料為鉻黃、鐵藍、甲苯胺藍、鐵紅、黃土、鉻綠、碳黑、CLT酸、立德粉或鈦白粉中的一種或幾種。

進一步地，所述分散劑為鈦酸酯偶聯劑、乙烯基雙硬脂酰胺、聚乙烯吡絡烷酮和聚羧酸鈉鹽中的一種或幾種。

進一步地，所述攪拌罐包括拌料缸、測溫儀、馬達、時間控制器、入料口、電熱器、冷凝器、混料裝置和出料口；所述攪拌罐的頂部左側設有入料口，所述攪拌罐的頂部右側設有測溫儀，在攪拌罐的頂部中心位置設有馬達，馬達的右端連接有時間控制器，馬達的下部連接混料裝置；

所述電熱器安裝在攪拌罐內部的左側，所述攪拌罐的內部中心位置設有冷凝器；所述攪拌罐的底部開有出料口。

進一步地，所述混料裝置包括攪拌桿，所述攪拌桿的上部裝有第一攪拌槳，攪拌桿的中部裝有第二攪拌槳，攪拌桿的下部裝有第三攪拌槳。

進一步地，所述第一攪拌槳、第二攪拌槳和第三攪拌槳均分為橫向攪拌槳和縱向攪拌槳，所述橫向攪拌槳通過橫軸與攪拌桿固定連接，所述縱向攪拌槳通過縱軸垂直固定在所述橫向攪拌槳。

進一步地，橫向攪拌槳和縱向攪拌槳的上表面設有凸起。

有益效果：本發明采用改性的聚苯硫醚和丙烯酸樹脂乳液為基料制備涂料，通過石墨烯改性聚苯硫醚，組分之間相容性好，增加了涂料的耐磨損能力和耐腐蝕的能力。

本發明中使用的攪拌罐設有測溫儀，能夠控制攪拌罐的溫度，并設有時間控制器，能夠設定所需的攪拌時間，在達到指定的攪拌時間后，便自行斷電，減少人為操作的失誤，提高精確度。

附圖說明

圖1是本發明的攪拌罐的結構示意圖；

圖2是本發明攪拌罐中的混料裝置的結構示意圖。

圖和圖2的各標注分別為：1攪拌缸，2測溫儀，3時間控制器，4馬達，5入料口，6電熱器，7混料裝置，8冷凝器，9出料口，10橫軸，11縱軸，12縱向攪拌槳，13橫向攪拌槳，14突塊。

具體實施例

下面結合實施例具體闡述本發明，做進一步了解。

實施例1

一種石墨烯改性聚苯硫醚的涂料的制備方法，所述涂層以重量份數包括如下組分：丙烯酸樹脂乳液46份，改性聚苯硫醚39份，聚四氟乙烯10份，工業香精（蘋果香精）6份，填料（鉻黃）7份、填料（鐵藍）9份，分散劑（鈦酸酯偶聯劑）1份；所述填充劑為混合二甲苯，質量數為15份；石墨烯6份；

所述涂料通過以下步驟獲得：

步驟（1）改性聚苯硫醚的制備：

A）取聚苯硫醚和石墨烯置于研磨裝置中研磨成細粉；

B）將步驟A）中的混合細粉倒入燒杯中，加入乙醇配制成懸浮液濃度為1:25的懸浮液，超聲分散10min；

C）將步驟B）中的懸浮液濃度倒入三頸燒瓶中，添加去離子水，升溫至90℃，攪拌分散10min，繼續加入聚四氟乙烯，攪拌溫度不變，繼續攪拌反應3小時，過濾、洗滌、干燥，獲得改性聚苯硫醚。

步驟（2）涂料的制備：

分別稱取丙烯酸樹脂乳液和聚四氟乙烯加入攪拌罐中，以550轉/分的攪拌速率攪拌混合1小時，攪拌溫度為150℃；

向攪拌罐中加入步驟（1）制得的改性聚苯硫醚，以750轉/分的速率繼續攪拌0.5小時，攪拌溫度升溫至220℃；

繼續向攪拌罐中依次加入填充劑、工業香精、填料和分散劑，繼續以50轉/分的速率繼續攪拌1小時，得到半成品，攪拌溫度升溫至220℃；

將步驟中得到的半成品濾過，制得涂料，密封、包裝。

如圖1所示，所述攪拌罐包括拌料缸1、測溫儀2、馬達4、時間控制器3、入料口5、電熱器6、冷凝器8、混料裝置7和出料口9；所述攪拌罐的頂部左側設有入料口5，所述攪拌罐的頂部右側設有測溫儀1，在攪拌罐的頂部中心位置設有馬達4，馬達4的右端連接有時間控制器3，馬達4的下部連接混料裝置7；所述電熱器8安裝在攪拌罐內部的左側，所述攪拌罐的內部中心位置設有冷凝器8；所述攪拌罐的底部開有出料口9。

所述混料裝置包括攪拌桿，所述攪拌桿的上部裝有第一攪拌槳，攪拌桿的中部裝有第二攪拌槳，攪拌桿的下部裝有第三攪拌槳。所述第一攪拌槳、第二攪拌槳和第三攪拌槳均分為橫向攪拌槳13和縱向攪拌槳12，所述橫向攪拌槳13通過橫軸10與攪拌桿固定連接，所述縱向攪拌槳12通過縱軸11垂直固定在所述橫向攪拌槳13；所述橫向攪拌槳13和縱向攪拌槳12的上表面設有突塊14，如圖2所示。

實施例2

一種石墨烯改性聚苯硫醚的涂料的制備方法，所述涂層以重量份數包括如下組分：丙烯酸樹脂乳液85份，改性聚苯硫醚15份，聚四氟乙烯40份，工業香精（杏仁香精）18份，填料（甲苯胺藍）2份，分散劑（鈦酸酯偶聯劑）4份、分散劑（乙烯基雙硬脂酰胺）6份；所述填充劑為混合二甲苯，質量數為3份；石墨烯29份；

所述涂料通過以下步驟獲得：

步驟（1）改性聚苯硫醚的制備：

A）取聚苯硫醚和石墨烯置于研磨裝置中研磨成細粉；

B）將步驟A）中的混合細粉倒入燒杯中，加入乙醇配制成懸浮液濃度為1:30的懸浮液，超聲分散15min；

C）將步驟B）中的懸浮液濃度倒入三頸燒瓶中，添加去離子水，升溫至90℃，攪拌分散15min，繼續加入聚四氟乙烯，攪拌溫度不變，繼續攪拌反應4小時，過濾、洗滌、干燥，獲得改性聚苯硫醚。

步驟（2）涂料的制備：

分別稱取丙烯酸樹脂乳液和聚四氟乙烯加入攪拌罐中，以550轉/分的攪拌速率攪拌混合1小時，攪拌溫度為150℃；

向攪拌罐中加入步驟（1）制得的改性聚苯硫醚，以750轉/分的速率繼續攪拌0.5小時，攪拌溫度升溫至220℃；

繼續向攪拌罐中依次加入填充劑、工業香精、填料和分散劑，繼續以50轉/分的速率繼續攪拌1小時，得到半成品，攪拌溫度升溫至220℃；

將步驟中得到的半成品濾過，制得涂料，密封、包裝。

如圖1所示，所述攪拌罐包括拌料缸1、測溫儀2、馬達4、時間控制器3、入料口5、電熱器6、冷凝器8、混料裝置7和出料口9；所述攪拌罐的頂部左側設有入料口5，所述攪拌罐的頂部右側設有測溫儀1，在攪拌罐的頂部中心位置設有馬達4，馬達4的右端連接有時間控制器3，馬達4的下部連接混料裝置7；所述電熱器8安裝在攪拌罐內部的左側，所述攪拌罐的內部中心位置設有冷凝器8；所述攪拌罐的底部開有出料口9。

所述混料裝置包括攪拌桿，所述攪拌桿的上部裝有第一攪拌槳，攪拌桿的中部裝有第二攪拌槳，攪拌桿的下部裝有第三攪拌槳。所述第一攪拌槳、第二攪拌槳和第三攪拌槳均分為橫向攪拌槳13和縱向攪拌槳12，所述橫向攪拌槳13通過橫軸10與攪拌桿固定連接，所述縱向攪拌槳12通過縱軸11垂直固定在所述橫向攪拌槳13；所述橫向攪拌槳13和縱向攪拌槳12的上表面設有突塊14，如圖2所示。

實施例3

一種石墨烯改性聚苯硫醚的涂料的制備方法，所述涂層以重量份數包括如下組分：丙烯酸樹脂乳液55份，改性聚苯硫醚32份，聚四氟乙烯15份，工業香精（桃子香精）8份，填料（鐵紅）7份、填料（黃土）7份，分散劑（聚乙烯吡絡烷酮）2份；所述填充劑為混合二甲苯，質量數為12份；石墨烯12份；

所述涂料通過以下步驟獲得：

步驟（1）改性聚苯硫醚的制備：

A）取聚苯硫醚和石墨烯置于研磨裝置中研磨成細粉；

B）將步驟A）中的混合細粉倒入燒杯中，加入乙醇配制成懸浮液濃度為1:45的懸浮液，超聲分散15min；

C）將步驟B）中的懸浮液濃度倒入三頸燒瓶中，添加去離子水，升溫至100℃，攪拌分散20min，繼續加入聚四氟乙烯，攪拌溫度不變，繼續攪拌反應5小時，過濾、洗滌、干燥，獲得改性聚苯硫醚。

步驟（2）涂料的制備：

分別稱取丙烯酸樹脂乳液和聚四氟乙烯加入攪拌罐中，以550轉/分的攪拌速率攪拌混合1小時，攪拌溫度為150℃；

向攪拌罐中加入步驟（1）制得的改性聚苯硫醚，以750轉/分的速率繼續攪拌0.5小時，攪拌溫度升溫至220℃；

繼續向攪拌罐中依次加入填充劑、工業香精、填料和分散劑，繼續以50轉/分的速率繼續攪拌1小時，得到半成品，攪拌溫度升溫至220℃；

將步驟中得到的半成品濾過，制得涂料，密封、包裝。

如圖1所示，所述攪拌罐包括拌料缸1、測溫儀2、馬達4、時間控制器3、入料口5、電熱器6、冷凝器8、混料裝置7和出料口9；所述攪拌罐的頂部左側設有入料口5，所述攪拌罐的頂部右側設有測溫儀1，在攪拌罐的頂部中心位置設有馬達4，馬達4的右端連接有時間控制器3，馬達4的下部連接混料裝置7；所述電熱器8安裝在攪拌罐內部的左側，所述攪拌罐的內部中心位置設有冷凝器8；所述攪拌罐的底部開有出料口9。

所述混料裝置包括攪拌桿，所述攪拌桿的上部裝有第一攪拌槳，攪拌桿的中部裝有第二攪拌槳，攪拌桿的下部裝有第三攪拌槳。所述第一攪拌槳、第二攪拌槳和第三攪拌槳均分為橫向攪拌槳13和縱向攪拌槳12，所述橫向攪拌槳13通過橫軸10與攪拌桿固定連接，所述縱向攪拌槳12通過縱軸11垂直固定在所述橫向攪拌槳13；所述橫向攪拌槳13和縱向攪拌槳12的上表面設有突塊14，如圖2所示。

實施例4

一種石墨烯改性聚苯硫醚的涂料的制備方法，所述涂層以重量份數包括如下組分：丙烯酸樹脂乳液71份，改性聚苯硫醚22份，聚四氟乙烯32份，工業香精（櫻桃香精）15份，填料（鉻綠）4份，分散劑（聚乙烯吡絡烷酮）2份、分散劑（聚羧酸鈉鹽）6份；所述填充劑為混合二甲苯，質量數為4份；石墨烯26份；

所述涂料通過以下步驟獲得：

步驟（1）改性聚苯硫醚的制備：

A）取聚苯硫醚和石墨烯置于研磨裝置中研磨成細粉；

B）將步驟A）中的混合細粉倒入燒杯中，加入乙醇配制成懸浮液濃度為1:50的懸浮液，超聲分散20min；

C）將步驟B）中的懸浮液濃度倒入三頸燒瓶中，添加去離子水，升溫至105℃，攪拌分散20min，繼續加入聚四氟乙烯，攪拌溫度不變，繼續攪拌反應6小時，過濾、洗滌、干燥，獲得改性聚苯硫醚。

步驟（2）涂料的制備：

分別稱取丙烯酸樹脂乳液和聚四氟乙烯加入攪拌罐中，以550轉/分的攪拌速率攪拌混合1小時，攪拌溫度為150℃；

向攪拌罐中加入步驟（1）制得的改性聚苯硫醚，以750轉/分的速率繼續攪拌0.5小時，攪拌溫度升溫至220℃；

繼續向攪拌罐中依次加入填充劑、工業香精、填料和分散劑，繼續以50轉/分的速率繼續攪拌1小時，得到半成品，攪拌溫度升溫至220℃；

將步驟中得到的半成品濾過，制得涂料，密封、包裝。

如圖1所示，所述攪拌罐包括拌料缸1、測溫儀2、馬達4、時間控制器3、入料口5、電熱器6、冷凝器8、混料裝置7和出料口9；所述攪拌罐的頂部左側設有入料口5，所述攪拌罐的頂部右側設有測溫儀1，在攪拌罐的頂部中心位置設有馬達4，馬達4的右端連接有時間控制器3，馬達4的下部連接混料裝置7；所述電熱器8安裝在攪拌罐內部的左側，所述攪拌罐的內部中心位置設有冷凝器8；所述攪拌罐的底部開有出料口9。

所述混料裝置包括攪拌桿，所述攪拌桿的上部裝有第一攪拌槳，攪拌桿的中部裝有第二攪拌槳，攪拌桿的下部裝有第三攪拌槳。所述第一攪拌槳、第二攪拌槳和第三攪拌槳均分為橫向攪拌槳13和縱向攪拌槳12，所述橫向攪拌槳13通過橫軸10與攪拌桿固定連接，所述縱向攪拌槳12通過縱軸11垂直固定在所述橫向攪拌槳13；所述橫向攪拌槳13和縱向攪拌槳12的上表面設有突塊14，如圖2所示。

實施例5

一種石墨烯改性聚苯硫醚的涂料的制備方法，所述涂層以重量份數包括如下組分：丙烯酸樹脂乳液60份，改性聚苯硫醚30份，聚四氟乙烯28份，工業香精（櫻桃香精）10份，填料（碳黑）5份、填料（鐵紅）6份，分散劑（乙烯基雙硬脂酰胺）7份；所述填充劑為混合二甲苯，質量數為10份；石墨烯20份；

所述涂料通過以下步驟獲得：

步驟（1）改性聚苯硫醚的制備：

A）取聚苯硫醚和石墨烯置于研磨裝置中研磨成細粉；

B）將步驟A）中的混合細粉倒入燒杯中，加入乙醇配制成懸浮液濃度為1:50的懸浮液，超聲分散20min；

C）將步驟B）中的懸浮液濃度倒入三頸燒瓶中，添加去離子水，升溫至105℃，攪拌分散20min，繼續加入聚四氟乙烯，攪拌溫度不變，繼續攪拌反應6小時，過濾、洗滌、干燥，獲得改性聚苯硫醚。

步驟（2）涂料的制備：

分別稱取丙烯酸樹脂乳液和聚四氟乙烯加入攪拌罐中，以550轉/分的攪拌速率攪拌混合1小時，攪拌溫度為150℃；

向攪拌罐中加入步驟（1）制得的改性聚苯硫醚，以750轉/分的速率繼續攪拌0.5小時，攪拌溫度升溫至220℃；

繼續向攪拌罐中依次加入填充劑、工業香精、填料和分散劑，繼續以50轉/分的速率繼續攪拌1小時，得到半成品，攪拌溫度升溫至220℃；

將步驟中得到的半成品濾過，制得涂料，密封、包裝。

實施例6

一種石墨烯改性聚苯硫醚的涂料的制備方法，所述涂層以重量份數包括如下組分：丙烯酸樹脂乳液60份，改性聚苯硫醚30份，聚四氟乙烯28份，工業香精（草莓香精）12份，填料（鈦白粉或者立德粉）10份，分散劑（乙烯基雙硬脂酰胺）7份；所述填充劑為混合二甲苯，質量數為8份；石墨烯20份；

所述涂料通過以下步驟獲得：

步驟（1）改性聚苯硫醚的制備：

A）取聚苯硫醚和石墨烯置于研磨裝置中研磨成細粉；

B）將步驟A）中的混合細粉倒入燒杯中，加入乙醇配制成懸浮液濃度為1:50的懸浮液，超聲分散20min；

C）將步驟B）中的懸浮液濃度倒入三頸燒瓶中，添加去離子水，升溫至105℃，攪拌分散20min，繼續加入聚四氟乙烯，攪拌溫度不變，繼續攪拌反應6小時，過濾、洗滌、干燥，獲得改性聚苯硫醚。

步驟（2）涂料的制備：

分別稱取丙烯酸樹脂乳液和聚四氟乙烯加入攪拌罐中，以550轉/分的攪拌速率攪拌混合1小時，攪拌溫度為150℃；

向攪拌罐中加入步驟（1）制得的改性聚苯硫醚，以750轉/分的速率繼續攪拌0.5小時，攪拌溫度升溫至220℃；

繼續向攪拌罐中依次加入填充劑、工業香精、填料和分散劑，繼續以50轉/分的速率繼續攪拌1小時，得到半成品，攪拌溫度升溫至220℃；

將步驟中得到的半成品濾過，制得涂料，密封、包裝。

總而言之，本發明采用改性的聚苯硫醚和丙烯酸樹脂乳液為基料制備涂料，通過石墨烯改性聚苯硫醚，組分之間相容性好，增加了涂料的耐磨損能力和耐腐蝕的能力。

本發明中使用的攪拌罐設有測溫儀，能夠控制攪拌罐的溫度，并設有時間控制器，能夠設定所需的攪拌時間，在達到指定的攪拌時間后，便自行斷電，減少人為操作的失誤，提高精確度。