[发明专利]石墨烯基涂层和其应用

说明书

技术领域

本发明属于涂层领域，涉及石墨烯基涂料分散液、涂层和其应用。

背景技术

海洋装备、卫浴、汽车、建筑外墙等表面容易受到油、水、灰尘、生物等的附着污染而影响其美观或使用性能，但目前针对防附着、防污、易清洁涂层的研究较少，特别是环保涂层更是稀少。公开号104761934A专利公开了一种包含硅烷偶联剂和纳米硅溶胶的易清洁涂层，以提高其拒水性，达到易清洁的目的，但是涂层耐磨性不足，使用寿命短；公开号104559611A专利公开了一种包含氟碳树脂的易清洁氟碳漆，因为氟离子半径小，具有拒水和拒油的双从特性，适用于易清洁涂层，但氟碳树脂只能溶解极少的之中有机溶剂中，不利于环保。公开号1501965专利公开了一种含氟硅烷和二氧化硅等的涂层，但其制备的涂层附着力、抗静电性和耐磨性不足。本发明针对以上不足提出一种石墨烯基涂层，与现有技术相比具有良好的拒水性、拒油性、防静电、耐磨性、附着力、耐腐蚀，并且长寿命、耐高温性能良好。

发明内容

本发明的一个目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种石墨烯基涂料分散液，至少包括石墨烯或其衍生物、陶瓷氧化物或其前驱体、氟硅单体或其聚合物、水，其中石墨烯及其衍生物选自石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点、石墨烯微球、氧化石墨烯微球、纳米石墨烯、纳米氧化石墨烯中、功能化的石墨烯的至少一种，优选地为氧化石墨烯。优选地石墨烯及其衍生物的粒径D₉₀为10nm～10μm，优选地粒径D₉₀为50nm～1μm，更优选地粒径D₉₀为100nm～500nm

本发明中，陶瓷氧化物选自二氧化硅、二氧化锆、二氧化钛中的至少一种；优选地陶瓷氧化物的前驱体选自硅酸乙酯、硅酸丙酯、硅酸丁酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯、碳酸锆铵、硝酸锆、乙酸锆、硝酸氧锆、硫酸锆、氯化锆中的至少一种。

本发明中，氟硅单体及其聚合物可分散于水中，优选地选自三氟丙基甲基二氯硅烷、三氟丙烯、三氟丙基甲基环三硅氧烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、(N-全氟辛基磺酰基)-氨丙基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟烷基丙基甲基丙烯酸酯、氨基改性氟硅聚合物、氟硅共聚物、羟基氟硅油、甲基氟硅油、氟改性聚醚聚硅氧烷中的至少一种。优选地石墨烯基涂料分散液中氟硅单体由硅烷偶联剂对于含氟单体进行改性制得的；氟硅聚合物由有机硅单体和含氟单体共聚制得的。

本发明中，石墨烯基涂料分散液中石墨烯及其衍生物占涂料分散液的质量分数为0.001wt％～1wt％，优选地质量分数为0.005wt％～0.5wt％，更优选地质量分数为0.01wt％～0.1wt％。石墨烯基涂料分散液陶瓷氧化物及其前驱体占涂料分散液的质量分数0.1wt％～20wt％，优选地质量分数为0.5wt％～10wt％，更优选地质量分数为1wt％～5wt％。石墨烯基涂料分散液中氟硅单体及其聚合物占涂料分散液的质量分数为0.001wt％～1wt％，优选地质量分数为0.005wt％～0.5wt％，更优选地质量分数为0.01wt％～0.1wt％。

本发明中，一种石墨烯基涂层由石墨烯基涂料分散液制得；更优地是将石墨烯基涂料分散液通过浸涂、喷涂、刷涂、旋涂、辊涂、电泳等方式被覆于基体表面，固化成膜制得。石墨烯基涂料分散液、石墨烯基涂层可应用于卫浴、海洋装备、汽车、建筑的表面处理。

本发明的石墨烯基涂料分散液的优点是为水性涂料分散液，环保。本发明石墨烯基涂料分散液所制备的石墨烯基涂层，具有良好的拒水性、拒油性、防静电、耐磨性、附着力、耐腐蚀，并且长寿命、耐高温性能良好。涂料分散液的制备工艺简单，适应多种涂层制备方法，可控性好，成本低，环保，适合于规模化应用推广。

具体实施方式

本发明公开了种石墨烯基涂料分散液，至少包括石墨烯或其衍生物、陶瓷氧化物或其前驱体、氟硅单体或其聚合物、水，其特征在于石墨烯及其衍生物选自石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点、石墨烯微球、氧化石墨烯微球、纳米石墨烯、纳米氧化石墨烯、功能化石墨烯中的至少一种，优选地为氧化石墨烯，因为氧化石墨烯在水中分散性好，而且表面含丰富的官能团，与其他组分的结合力强。优选地石墨烯及其衍生物的粒径D₉₀为10nm～10μm，优选地粒径D₉₀为50nm～1μm，更优选地粒径D₉₀为100nm～500nm。