本發(fā)明涉及涂料，具體為一種基于納米石墨烯的高耐磨涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、石墨烯可以看作是被剝離的石墨單片層，只有一個碳原子層的厚度（0.35?nm），碳原子之間成六角環(huán)形排列，每個碳原子通過σ鍵與其他三個碳原子緊密相連，c-c鍵使得石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)。碳原子間的強大作用力使其成為目前已知的力學(xué)強度最高的材料，并可作為添加劑廣泛應(yīng)用于新型高強度復(fù)合材料之中。
2、石墨烯具有超硬特性（110gpa），比鉆石還硬。石墨烯還具有超高的強度，比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20％。雖然它很結(jié)實，但是柔韌性跟塑料包裝一樣好，可以隨意彎曲、折疊或者像卷軸一樣卷起來。石墨烯導(dǎo)熱性遠超一切其他材料，在塑料里摻入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗熱性能提高30℃。此外，石墨烯還具有優(yōu)良的潤滑、耐腐蝕性能。石墨烯微片與其他材料的結(jié)合，可以大幅度提高許多材料的潤滑度、耐腐蝕性，材料的性能將得到極佳的改善。
3、摩擦腐蝕理論認為，高溫下當物體與另一物體沿接觸面的切線方向運動或有相對運動的趨勢時，在兩物體的接觸面之間有阻礙它們相對運動的摩擦作用力。如果摩擦還帶有腐蝕，產(chǎn)生危害就不是可以忽視的。研究發(fā)現(xiàn)，摩擦腐蝕對于摩擦基體產(chǎn)生的氧化物可導(dǎo)致局部應(yīng)力，引起疲勞裂紋，甚至黏結(jié)，還可能改變接觸電阻，從而影響弱電流繼電器的功能。產(chǎn)生該種摩擦腐蝕的機理有磨損-氧化和氧化-磨損兩種。摩擦腐蝕理論認為在受壓的金屬界面上，某些微小凸起部分發(fā)生冷焊，然后在相對運動過程中，冷焊區(qū)局部斷裂，形成很小的金屬碎屑，因摩擦腐蝕熱又將其氧化。這個過程的反復(fù)進行，在界面上形成小坑或細槽，并積存氧化物碎屑。有種理論認為大多數(shù)金屬表面都有一層氧化膜，某些微小突起部分的氧化膜在高壓下破裂成碎片，暴露出的新鮮表面被重新氧化或冷焊，然后在相對運動過程中，使冷焊區(qū)或氧化膜局部破裂，摩擦腐蝕熱又將金屬或金屬碎片氧化，如此反復(fù)，使接觸面受到損壞。由此看出摩擦腐蝕產(chǎn)生的基本條件是接觸面必須承受載荷，接觸面間必須存在振動或反復(fù)的相對移動，接觸面的載荷和相對運動足以使表面產(chǎn)生滑動或變形。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于納米石墨烯的高耐磨涂料及其制備方法，解決了材料表面發(fā)生上述摩擦腐蝕理論中摩擦情況下出現(xiàn)的的問題。
2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種基于納米石墨烯的高耐磨涂料，包括以下重量份原料：環(huán)氧樹脂10-15份，酚醛樹脂1-10份，聚酯樹脂1-10份，納米石墨烯1-3份，微米級碳化硅3-5份，金剛砂1-3份，分散劑1-5份，氧化鋁陶瓷1-5份，高錳鋼1-5份，助劑1-5份，復(fù)合溶劑76～105份，其中，所述的納米石墨烯粒徑為20～100微米，所述的金剛砂粒度為50～200微米。
3、優(yōu)選的，所述分散劑為硅酸鹽類（例如水玻璃）和堿金屬磷酸鹽類（例如三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉）。
4、優(yōu)選的，所述復(fù)合溶劑由n’n-二甲基乙酰胺25-35，n-甲基吡咯烷酮25-35，甲苯25-35和丁酮1-10份組成。
5、優(yōu)選的，所述助劑包括：偶聯(lián)劑、潤濕分散劑、消泡劑、脫泡劑、流平劑、ph調(diào)節(jié)劑、增稠劑中的一種或多種；所述偶聯(lián)劑包括硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸化合物中的一種或多種混合物；所述流平劑為丙烯酸類流平劑、氟類流平劑或有機硅流平劑；所述消泡劑為有機硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝或胺類。
6、優(yōu)選的，一種基于納米石墨烯的高耐磨涂料制備方法，包括以下步驟：
7、s1：原料準備
8、準備所需的原料，包括環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，聚酯樹脂，納米石墨烯，微米級碳化硅，金剛砂，分散劑，氧化鋁陶瓷，高錳鋼，助劑，復(fù)合溶劑；
9、s2：納米石墨烯分散
10、將納米石墨烯分散到溶劑中，可以采用超聲處理、機械攪拌或者高剪切力分散方法，以確保石墨烯均勻分散在溶劑中；
11、s3：聚合物基體制備
12、將聚合物基體與溶劑混合，并在適當?shù)臈l件下進行攪拌和加熱，以確保聚合物完全溶解于溶劑中形成均勻的溶液；
13、s4：納米石墨烯與聚合物基體混合
14、將分散好的納米石墨烯溶液緩慢地加入到聚合物基體溶液中，并進行充分的攪拌，以確保納米石墨烯均勻分散在聚合物基體中；
15、s5：添加交聯(lián)劑
16、根據(jù)需要，向混合溶液中添加適量的交聯(lián)劑，以提高涂層的機械性能和耐磨性；
17、s6：涂料制備
18、將制備好的混合液進行過濾或者離心處理，以去除可能存在的雜質(zhì)和聚集的石墨烯顆粒，得到均勻的涂料。
19、本發(fā)明提供了一種基于納米石墨烯的高耐磨涂料及其制備方法。具備以下有益效果：
20、本發(fā)明通過石墨烯的高強度和韌性使涂料具有出色的耐磨性，可以保護被涂物表面免受磨損和腐蝕，這種涂料可以延長涂層下物體的使用壽命，降低維護成本和更換頻率，石墨烯的高導(dǎo)電性能使得涂料能夠在涂層下傳導(dǎo)電流，適用于需要導(dǎo)電性能的應(yīng)用場景。
21、本發(fā)明通過以環(huán)氧樹脂為主要成分，防止涂料成膜后表面過硬從而產(chǎn)生的應(yīng)力破壞，納米石墨烯涂料可能對化學(xué)腐蝕具有一定的抵抗能力，保護涂層下的物體不受化學(xué)介質(zhì)的侵蝕，?納米石墨烯涂料可以設(shè)計成無溶劑或低揮發(fā)性有機物成分，有助于減少對環(huán)境的污染。
1.一種基于納米石墨烯的高耐磨涂料，其特征在于：包括以下重量份原料：環(huán)氧樹脂10-15份，酚醛樹脂1-10份，聚酯樹脂1-10份，納米石墨烯1-3份，微米級碳化硅3-5份，金剛砂1-3份，分散劑1-5份，氧化鋁陶瓷1-5份，高錳鋼1-5份，助劑1-5份，復(fù)合溶劑76～105份，其中，所述的納米石墨烯粒徑為20～100微米，所述的金剛砂粒度為50～200微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于納米石墨烯的高耐磨涂料，其特征在于：所述分散劑為硅酸鹽類（例如水玻璃）和堿金屬磷酸鹽類（例如三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉）。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于納米石墨烯的高耐磨涂料，其特征在于：所述復(fù)合溶劑由n’n-二甲基乙酰胺25-35，n-甲基吡咯烷酮25-35，甲苯25-35和丁酮1-10份組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于納米石墨烯的高耐磨涂料，其特征在于：所述助劑包括：偶聯(lián)劑、潤濕分散劑、消泡劑、脫泡劑、流平劑、ph調(diào)節(jié)劑、增稠劑中的一種或多種；所述偶聯(lián)劑包括硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸化合物中的一種或多種混合物；所述流平劑為丙烯酸類流平劑、氟類流平劑或有機硅流平劑；所述消泡劑為有機硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝或胺類。
5.一種基于納米石墨烯的高耐磨涂料制備方法，其特征在于：包括以下步驟：