本發明涉及一種涂料，尤其涉及一種石墨烯改性有機硅涂料及其制備方法與應用。
背景技術：
：高硅氧玻璃纖維屬于特種玻璃纖維，通常是由鈉硼硅酸鹽玻璃纖維經熱酸瀝濾，除掉硅以外雜質，后經燒結而成。高硅氧玻璃纖維強度很低，僅為E玻璃纖維的1/10，但是它的耐高溫性能非常好，可在900℃下長期使用，短時間可耐1200℃的高溫，因其是一種優良的耐高溫和耐腐蝕材料，在國防、航天、黑色及有色金屬熔體凈化過濾方面取得應用。現有技術中高硅氧玻璃纖維強度很低，由于在制備過程中使用酸瀝濾技術，在制備得的成品表面會有許多孔洞殘留，形成缺陷，表面積下降，使得高硅氧玻璃纖維的強度進一步降低。因此，亟待解決上述技術難題。技術實現要素：發明目的：本發明的目的是提供一種將石墨烯和有機硅性能互補的石墨烯改性有機硅涂料及其制備方法，以及應用該涂料的具有較高強度、耐高溫性、耐磨性、耐候性、耐臭氧性和電絕緣性的石墨烯改性高硅氧玻璃纖維及其制備方法。技術方案：本發明所述的一種石墨烯改性有機硅涂料，主要由以下質量份的物料制成：石墨烯0.1～5份、有機硅乳液15～50份、高嶺土5～35份、消泡劑0.1～0.2份、增稠劑1～3份、分散劑0.5～3份和烷基酚聚氧乙烯醚0.07～3.5份。進一步的，所述石墨烯與烷基酚聚氧乙烯醚的質量份數比為1:0.7。進一步優選的，所述增稠劑為羥丙基纖維素，消泡劑為磷酸三丁酯，分散劑為聚羧酸鈉鹽，有機硅乳液為MP-50E。上所述的石墨烯改性有機硅涂料的制備方法，包括以下步驟：(1)將石墨烯與烷基酚聚氧乙烯醚混合在水中，并進行混合超聲分散0.5～2h，形成分散均勻的石墨烯水溶液；(2)將有機硅膠、分散劑、增稠劑和消泡劑混合并攪拌均勻后，再加入高嶺土，均勻攪拌分散形成有機硅混合料；(3)將步驟(1)中制得的石墨烯水溶液加入步驟(2)制得的有機硅混合料中，攪拌分散，得到石墨烯改性有機硅涂料。上述石墨烯改性有機硅涂料在制備石墨烯改性高硅氧玻璃纖維上的應用，包括以下步驟：(1)將玻璃配合料在1300～1600℃下熔制，并分割成料塊，然后冷卻料塊；(2)將冷卻后的料塊進行二次熔化并拉絲，然后制成絲筒；(3)將絲筒進行酸瀝濾，以除去硅以外的雜質；(4)清洗絲筒除去表面鹽酸溶液，并烘干；(5)將絲筒燒結，使得物料轉變為致密體；(6)采用上述石墨烯改性有機硅涂料的制備方法制得石墨烯改性有機硅涂料；(7)將石墨烯改性有機硅涂料噴涂在絲筒表面，然后在50～150℃烘干，得到石墨烯改性高硅氧玻璃纖維。進一步的，上述步驟(2)中所述的二次熔化溫度為200～1150℃。進一步的，上述步驟(3)中酸瀝濾的溶液為濃度5～15％的鹽酸，酸瀝濾溫度為50～100℃，時間為0.5～40小時。進一步的，上述步驟(5)中的燒結溫度400～900℃。進一步的，上述步驟(7)中的烘干時間控制在10～60分鐘。有益效果：與現有技術相比，本發明的顯著的優點為：(1)石墨烯改性有機硅涂料利用石墨烯材料的高強度和柔韌性，彌補了有機硅的低強度的缺陷，同時有機硅還具有良好的耐臭氧性和絕緣性，石墨烯和有機硅優勢互補，使得制成的石墨烯改性有機硅涂料可涂于材料表面起到高強度、高耐溫耐候性以及良好的絕緣性；(2)將石墨烯改性有機硅涂料涂覆在玻璃纖維上制得的石墨烯改性高硅氧玻璃纖維，較普通高硅氧玻璃纖維強度、耐磨性和耐熱性都有所提高。具體實施方式實施例1取質量份為5份石墨烯和3.5份烷基酚聚氧乙烯醚混合在0.3份的水中，進行超聲分散120min，制得石墨烯水溶液；再將50份MP-50E、3份聚羧酸鈉鹽、3份羥丙基纖維素和0.2份磷酸三丁酯混合攪拌均勻，繼續加入35份高嶺土，均勻攪拌分散，得到有機硅混合料；將分散均勻的石墨烯水溶液加入有機硅混合料中，制得石墨烯改性有機硅涂料。將玻璃配合料放入電熔窯爐中在1600℃下熔制，并通過料股分割成若干料塊，然后冷卻料塊；將冷卻后的料塊放入拉絲爐中在1150℃下進行二次熔化并拉絲，然后制成絲筒；將絲筒在濃度為15％的鹽酸中，以100℃進行酸瀝濾0.5h，以除去硅以外的雜質；用水清洗絲筒除去表面鹽酸溶液，并烘干；將絲筒在900℃下燒結，使得物料轉變為致密體；將上述制得的石墨烯改性有機硅涂料噴涂在絲筒表面，然后在150℃烘干60min，得到石墨烯改性高硅氧玻璃纖維。實施例2取質量份為2份石墨烯和1.4份烷基酚聚氧乙烯醚混合在42.95份的水中，進行超聲分散80min，制得石墨烯水溶液；再將30份MP-50E、1.5份聚羧酸鈉鹽、2份羥丙基纖維素和0.15份磷酸三丁酯混合攪拌均勻，繼續加入20份高嶺土，均勻攪拌分散，得到有機硅混合料；將分散均勻的石墨烯水溶液加入有機硅混合料中，制得石墨烯改性有機硅涂料。將玻璃配合料放入電熔窯爐中在1450℃下熔制，并通過料股分割成若干料塊，然后冷卻料塊；將冷卻后的料塊放入拉絲爐中在800℃下進行二次熔化并拉絲，然后制成絲筒；將絲筒在濃度為10％的鹽酸中，以75℃進行酸瀝濾10h，以除去硅以外的雜質；用水清洗絲筒除去表面鹽酸溶液，并烘干；將絲筒在750℃下燒結，使得物料轉變為致密體；將上述制得的石墨烯改性有機硅涂料噴涂在絲筒表面，然后在100℃烘干30min，得到石墨烯改性高硅氧玻璃纖維。實施例3取質量份為0.1份石墨烯和0.07份烷基酚聚氧乙烯醚混合在78.23份的水中，進行超聲分散30min，制得石墨烯水溶液；再將15份MP-50E、0.5份聚羧酸鈉鹽、1份羥丙基纖維素和0.1份磷酸三丁酯混合攪拌均勻，繼續加入5份高嶺土，均勻攪拌分散，得到有機硅混合料；將分散均勻的石墨烯水溶液加入有機硅混合料中，制得石墨烯改性有機硅涂料。將玻璃配合料放入電熔窯爐中在1300℃下熔制，并通過料股分割成若干料塊，然后冷卻料塊；將冷卻后的料塊放入拉絲爐中在200℃下進行二次熔化并拉絲，然后制成絲筒；將絲筒在濃度為5％的鹽酸中，以50℃進行酸瀝濾40h，以除去硅以外的雜質；用水清洗絲筒除去表面鹽酸溶液，并烘干；將絲筒在400℃下燒結，使得物料轉變為致密體；將上述制得的石墨烯改性有機硅涂料噴涂在絲筒表面，然后在50℃烘干10min，得到石墨烯改性高硅氧玻璃纖維。對比例1將玻璃配合料放入電熔窯爐中在1600℃下熔制，并通過料股分割成若干料塊，然后冷卻料塊；將冷卻后的料塊放入拉絲爐中在1150℃下進行二次熔化并拉絲，然后制成絲筒；將絲筒在濃度為15％的鹽酸中，以100℃進行酸瀝濾0.5h，以除去硅以外的雜質；用水清洗絲筒除去表面鹽酸溶液，并烘干；將絲筒在900℃下燒結，使得物料轉變為致密體，得到高硅氧玻璃纖維。對比例2將玻璃配合料放入電熔窯爐中在1450℃下熔制，并通過料股分割成若干料塊，然后冷卻料塊；將冷卻后的料塊放入拉絲爐中在800℃下進行二次熔化并拉絲，然后制成絲筒；將絲筒在濃度為10％的鹽酸中，以75℃進行酸瀝濾10h，以除去硅以外的雜質；用水清洗絲筒除去表面鹽酸溶液，并烘干；將絲筒在750℃下燒結，使得物料轉變為致密體，得到高硅氧玻璃纖維。對比例3將玻璃配合料放入電熔窯爐中在1300℃下熔制，并通過料股分割成若干料塊，然后冷卻料塊；將冷卻后的料塊放入拉絲爐中在200℃下進行二次熔化并拉絲，然后制成絲筒；將絲筒在濃度為5％的鹽酸中，以50℃進行酸瀝濾40h，以除去硅以外的雜質；用水清洗絲筒除去表面鹽酸溶液，并烘干；將絲筒在400℃下燒結，使得物料轉變為致密體，得到高硅氧玻璃纖維。測試實施例1～3中的石墨烯改性高硅氧玻璃纖維以及對比例1～3中的高硅氧玻璃纖維的耐熱溫度、強度以及經過磨損后的強度，得到表1。表1性能測試數據表強力/N磨損后強力/N強力減小率/％耐熱溫度/℃實施例132.219.340.01100實施例233.121.535.01300實施例332.117.744.91150對比例128.511.460.0900對比例229.613.155.7950對比例327.910.163.8900根據表1可知，通過本發明的石墨烯改性有機硅涂料制得的石墨烯改性高硅氧玻璃纖維比較普通的高硅氧玻璃纖維，在強度方面提高了15％左右；經過試驗磨損后的石墨烯改性高硅氧玻璃纖維比較普通的高硅氧玻璃纖維，強力減小率下降20％左右，說明通過本發明的石墨烯改性有機硅涂料制得的石墨烯改性高硅氧玻璃纖維強度受磨損的影響較小，即耐磨性能得到提高；且該石墨烯改性高硅氧玻璃纖維比較普通的高硅氧玻璃纖維耐熱溫度提高了200～400℃。當前第1頁1 2 3