本發(fā)明屬于涂料的技術領域，具體是涉及一種改性聚乙烯醇水性涂料及其制備方法。

背景技術：

聚乙烯醇相對于聚偏二氯乙烯、EVOH 等包裝材料來說，除了具有優(yōu)越的阻隔性能，還不會對環(huán)境造成污染，它將是引領二十一世紀的綠色環(huán)保高阻隔涂料。但由于其自身結構的特性，具有兩個應用上的缺陷而限制了其在市場上廣泛應用。一是耐水性差，導致涂布聚乙烯醇的薄膜在自然環(huán)境中伴有吸潮發(fā)粘現象，尤其是高濕環(huán)境 ( 濕度大 75％)，極大的影響涂布膜的阻隔性能和外觀；二是目前市場上現用的聚乙烯醇涂料固含極低(4-6％)，如此低的固含在涂布后的干燥成膜速度太慢。

為了解決該問題，傳統(tǒng)的解決方法是降低生產速度或加長烘箱長度及提高烘箱溫度，這不僅導致設備能耗大大增加，直接影響生產效率，而且因固含低造成貯存和運輸成本加大。因此，如何在保證聚乙烯醇涂料穩(wěn)定性的條件下提高固含和耐水性已經成為業(yè)界最為關心的問題。

由于聚乙烯醇分子中含有大量的羥基，親水性大，致使單純以聚乙烯醇為基料制備的涂料，其耐水性能差而影響使用效果。因此，必須對聚乙烯醇進行改性。

石墨烯是當今世界發(fā)現的“至薄”的晶體材料，厚度只有1個碳原子，也是“至堅”材料之一，并具有高導電性、高導熱性。預測在航空航天、宇宙探測、海洋開發(fā)、國防工業(yè)、國民經濟各方面具有不可估量的應用前景，研究熱潮在全球突起，國內也起步不俗，發(fā)展較快。

對石墨烯在導電、防腐、阻燃、導熱和高強度等功能涂料中都具有非常誘人的潛在前景。石墨烯與各種涂料樹脂通過物理共混、原位聚合和溶膠-凝膠技術等法復合；或用偶聯(lián)劑修飾，或采用原位聚合等工藝。這些工藝在改性水性涂料中均證實可行，且性能改進明顯。水性涂料經石墨烯改性，其性能有望“更上一層樓”，其進一步發(fā)展性。

技術實現要素：

本發(fā)明在于克服現有技術中的不足，提供一種耐水性能好的涂料及其制備方法。

一種改性聚乙烯醇水性涂料，所述的聚乙烯醇水性涂料由含有下述重量分數的原料配制而成：聚乙烯醇60-100份，石墨烯10-45份，消泡劑5-15份，輕質碳酸鈣10-30份，滑石粉15-35份，立德粉3-18份，二氧化鈦1-10份。

進一步地，所述的聚乙烯醇水性涂料由含有下述重量分數的原料配制而成：聚乙烯醇70-90份，石墨烯20-30份，消泡劑8-12份，輕質碳酸鈣16-25份，滑石粉18-25份，立德粉9-15份，二氧化鈦3-7份。

進一步地，所述的聚乙烯醇水性涂料由含有下述重量分數的原料配制而成：聚乙烯醇80份，石墨烯25份，消泡劑10份，輕質碳酸鈣18份，滑石粉22份，立德粉12份，二氧化鈦5份。

進一步地，包括以下步驟：

步驟（1）聚乙烯醇基料的改性：

將聚乙烯醇加入到800份水中倒入三頸燒瓶，控制溫度為75-90℃，水浴攪拌2-4小時，攪拌速率為400-500轉/分，得聚乙烯醇溶液；

將攪拌速率調至600-800轉/分，水浴溫度控制為90-150℃，向步驟中的聚乙烯醇溶液中滴加石墨烯和消泡劑，攪拌反應5-6小時，制得改性聚乙烯醇基料；

步驟（2）改性聚乙烯醇水性涂料的制備：

A）將步驟（1）中制得的改性聚乙烯醇基料、輕質碳酸鈣、滑石粉、立德粉和二氧化鈦按照配方混合；

B）將步驟A）中的混合物置于攪拌罐中以800-1000轉/分的速率高速攪拌，控制攪拌溫度為180℃，攪拌6-8小時；

C）自然冷卻至室溫，經磨漿機研磨，過濾得涂料。

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。

表1是未經改性的聚乙烯醇涂料與改性聚乙烯醇涂料的性能對比數據如下：

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果：通過石墨烯改性聚乙烯醇使得以聚乙烯醇為基料的涂料的耐水性，該聚乙烯醇水性涂料具有良好流動性，固化成膜后兼具良好的附著能力和強度；改性工藝簡單，操作方便，成本低，條件溫和，易于控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的攪拌罐的結構示意圖；

圖2是本發(fā)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(fā)明，做進一步了解。

實施例1

一種改性聚乙烯醇水性涂料，所述的聚乙烯醇水性涂料由含有下述重量分數的原料配制而成：聚乙烯醇60-100份，石墨烯10-45份，消泡劑5-15份，輕質碳酸鈣10-30份，滑石粉15-35份，立德粉3-18份，二氧化鈦1-10份。

改性聚乙烯醇水性涂料的制備包括以下步驟：

步驟（1）聚乙烯醇基料的改性：

將聚乙烯醇加入到800份水中倒入三頸燒瓶，控制溫度為75-90℃，水浴攪拌2-4小時，攪拌速率為400-500轉/分，得聚乙烯醇溶液；

將攪拌速率調至600-800轉/分，水浴溫度控制為90-150℃，向步驟中的聚乙烯醇溶液中滴加石墨烯和消泡劑，攪拌反應5-6小時，制得改性聚乙烯醇基料；

步驟（2）改性聚乙烯醇水性涂料的制備：

A）將步驟（1）中制得的改性聚乙烯醇基料、輕質碳酸鈣、滑石粉、立德粉和二氧化鈦按照配方混合；

B）將步驟A）中的混合物置于攪拌罐中以800-1000轉/分的速率高速攪拌，控制攪拌溫度為180℃，攪拌6-8小時；

C）自然冷卻至室溫，經磨漿機研磨，過濾得涂料。

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，如圖2所示。

實施例2

一種改性聚乙烯醇水性涂料，所述的聚乙烯醇水性涂料由含有下述重量分數的原料配制而成：聚乙烯醇70-90份，石墨烯20-30份，消泡劑8-12份，輕質碳酸鈣16-25份，滑石粉18-25份，立德粉9-15份，二氧化鈦3-7份。

改性聚乙烯醇水性涂料的制備，包括以下步驟：

步驟（1）聚乙烯醇基料的改性：

將聚乙烯醇加入到800份水中倒入三頸燒瓶，控制溫度為75-90℃，水浴攪拌2-4小時，攪拌速率為400-500轉/分，得聚乙烯醇溶液；

將攪拌速率調至600-800轉/分，水浴溫度控制為90-150℃，向步驟中的聚乙烯醇溶液中滴加石墨烯和消泡劑，攪拌反應5-6小時，制得改性聚乙烯醇基料；

步驟（2）改性聚乙烯醇水性涂料的制備：

A）將步驟（1）中制得的改性聚乙烯醇基料、輕質碳酸鈣、滑石粉、立德粉和二氧化鈦按照配方混合；

B）將步驟A）中的混合物置于攪拌罐中以800-1000轉/分的速率高速攪拌，控制攪拌溫度為180℃，攪拌6-8小時；

C）自然冷卻至室溫，經磨漿機研磨，過濾得涂料。

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，如圖2所示。

實施例3

一種改性聚乙烯醇水性涂料，所述的聚乙烯醇水性涂料由含有下述重量分數的原料配制而成：聚乙烯醇80份，石墨烯25份，消泡劑10份，輕質碳酸鈣18份，滑石粉22份，立德粉12份，二氧化鈦5份。

所述的改性聚乙烯醇水性涂料的制備方法，包括以下步驟：

步驟（1）聚乙烯醇基料的改性：

將聚乙烯醇加入到800份水中倒入三頸燒瓶，控制溫度為75-90℃，水浴攪拌2-4小時，攪拌速率為400-500轉/分，得聚乙烯醇溶液；

將攪拌速率調至600-800轉/分，水浴溫度控制為90-150℃，向步驟中的聚乙烯醇溶液中滴加石墨烯和消泡劑，攪拌反應5-6小時，制得改性聚乙烯醇基料；

步驟（2）改性聚乙烯醇水性涂料的制備：

A）將步驟（1）中制得的改性聚乙烯醇基料、輕質碳酸鈣、滑石粉、立德粉和二氧化鈦按照配方混合；

B）將步驟A）中的混合物置于攪拌罐中以800-1000轉/分的速率高速攪拌，控制攪拌溫度為180℃，攪拌6-8小時；

C）自然冷卻至室溫，經磨漿機研磨，過濾得涂料。

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，如圖2所示。

總而言之，本發(fā)明通過石墨烯改性聚乙烯醇使得以聚乙烯醇為基料的涂料的耐水性，該聚乙烯醇水性涂料具有良好流動性，固化成膜后兼具良好的附著能力和強度；改性工藝簡單，操作方便，成本低，條件溫和，易于控制。