[发明专利]一种高分散、高耐腐的石墨烯涂料及制备方法

说明书

本发明属于涂料制备的技术领域，提供了一种高分散、高耐腐的石墨烯涂料及制备方法。该方法一种高分散、高耐腐的石墨烯涂料及制备方法，其特征在于，采用聚焦离子束对碳化硅陶瓷颗粒进行溅射刻蚀，得到载体。然后在管式炉中，将锌粉氧化进行气相沉积，并化学气相生长原位生成石墨烯，石墨烯与氧化锌沉积于载体孔穴内，得到耐酸碱填料。该填料加入涂料中，可促进石墨烯的良好分散，且涂膜的耐酸碱性能明显改善。与传统方法相比，本发明制备的石墨烯涂料中石墨烯分散性良好，结合牢固、不易脱落、负载率高，同时有双重防腐蚀和耐酸碱腐蚀性能，整个制备过程工艺较为简单，操作方便，产品性价比高，质量稳定。

技术领域

本发明属于涂料制备的技术领域，提供了一种高分散、高耐腐的石墨烯涂料及制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的新型单层片状结构的二维(2D)材料，是由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜。作为21世纪最受人瞩目的新型材料之一，石墨烯晶体材料具有“至薄、至坚”、优良的热导体和电子迁移率等特性。独特的结构特点加上“极端突出”性能，使它的用途引起人们极高的期望，石墨烯正在或将要给社会带来革命性巨变，在全球研究热度持续升温!对石墨烯在导电、防腐、阻燃、导热和高强度等功能涂料中的应用也勾画了多彩的前景。

石墨烯涂料是利用石墨烯高比表面积、快速导电性、优异的化学稳定性、突出的力学性能、高导热性等性能的重要用途之一。石墨烯用于涂料中可制备纯石墨烯涂料和石墨烯复合涂料，前者主要是指纯石墨烯在金属表面发挥防腐蚀、导电等作用的功能涂料；后者主要是指石墨烯首先与聚合物树脂复合，然后以复合材料制备功能涂料。石墨烯可显著提升聚合物的性能，因此石墨烯复合涂料成为石墨烯的重要应用研究领域。石墨烯在导电涂料、防腐涂料、阻燃涂料等涂料体系中均可以大幅提高涂料的综合性能，如降低涂层厚度，增加对基材的附着力，提升涂料耐磨性，并使涂料具有绿色环保性。尤其在导电涂料、环氧富锌涂料、水性防腐涂料中具有突出的性能展现，石墨烯必将推动涂料的新一轮产业转型升级。

带有大量含含氧基团的功能化石墨烯，它与树脂、高分子材料的结合力强，及其适合作补强材料或功能化材料。目前石墨烯的应用于涂料的方式多数是将石墨烯作为功能性填料进行添加，由此带来一个关键问题是如何解决石墨烯的分散稳定性难题，需要对石墨烯进行改性。刘琳等的研究结果表明：经化学改性的石墨烯和氧化石墨烯的表面具有丰富的官能团（羟基、羧基、环氧基），可以在聚合物机体中实现纳米级分散，从而有效地赋予和改善了聚合物的性能。石墨烯另一个应用方式是通过有机/无机复合的方法制备成石墨烯复合材料，实现石墨烯的稳定分散及其特种功能的发挥。

目前国内外在石墨烯涂料制备，尤其是石墨烯分散性、耐腐性和耐酸碱性等方面的研究已取得了一定成效。其中戴仁兴发明了一种石墨烯防腐涂料（中国发明专利申请号201610878263.1），通过对石墨进行二次氧化改性使石墨烯的稳定性增加，有利于最大发挥石墨烯本身的耐腐蚀性能，使制备出的涂料具有优异的附着力、硬度和耐磨性、和耐中性盐雾腐蚀性，但该方法所需材料较多，制备过程复杂，成本较高，且分散性和耐酸碱性不佳。另外，瞿研发明了一种双组分石墨烯防腐涂料（201510497999.X），此发明将石墨烯加入到防腐涂料中，大大降低了涂料漆膜的厚度；通过对各组分的选择，在提高防腐效果的同时，大大降低了锌粉的含量，克服了富锌涂料以牺牲锌粉为代价的防腐方式，大大减少了在焊接时产生的氧化锌雾气，环境友好，但该方法工艺过程复杂，成本较高，同时未解决石墨烯与载体的结合性问题。

可见，现有技术中存在着因石墨烯本身的团聚性，致使其分散的均匀性、致密性交叉，容易发生重叠聚集，同时石墨烯搭载于一般载体时存在结合不牢固、易脱落、负载率低等问题。

发明内容