[发明专利]一种可粘贴的石墨烯防腐薄膜及制备方法

说明书

本发明属于防腐薄膜制备的技术领域，提供了一种可粘贴的石墨烯防腐薄膜及制备方法。该方法先以石墨粉为原料，在N，N‑二甲基甲酰胺中超声剥离制得石墨烯的分散液，然后与自交联有机硅乳液、分散剂及稳定剂混合，经喷雾干燥制得复合颗粒，再经压延成膜并电晕处理，得到可粘贴的石墨烯防腐薄膜。与传统方法相比，本发明制备的石墨烯防腐薄膜，附着性好，具有严密的防腐蚀、防水、防气等效果，同时整个制备过程简单，容易操作，成本较低，施工方便，可实现工业化生产。

技术领域

本发明属于防腐薄膜制备的技术领域，提供了一种可粘贴的石墨烯防腐薄膜及制备方法。

背景技术

石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维碳材料。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈・盖姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，因此两人也共同获得2010年诺贝尔物理学奖。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性最强的一种新型纳米材料——石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”。科学家甚至预言，石墨烯将会掀起一场席卷全球的颠覆性新技术、新产业革命。

石墨烯作为最前沿的战略性新兴材料，受到了全球科学家的关注，多国都在争抢石墨烯研发的龙头地位。石墨烯同时具有高比表面积、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，应用范围极其广泛，从超级计算机到超级电容器，到复合材料，到涂料领域，石墨烯都大有作为，而应用最快的可能就在涂料领域，其中包括导电涂料、防腐涂料、阻燃涂料、导热涂料和高强度涂料等。

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、导电等作用的功能性涂料；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性涂料，石墨烯可显著提升树脂的性能，因此石墨烯复合涂料成为石墨烯的重要应用研究领域。当前普遍工艺制备石墨烯防腐涂料均是固相的石墨烯粉与涂料相混合，石墨烯与涂料聚合物树脂复合方法大致有3种： 熔融共混、溶液共混、原位聚合。尽管石墨烯具有优异的防腐阻隔性能，但目前石墨烯在防腐涂料中应用存在难以分散的缺陷，以及石墨烯的层容易重新重叠聚集的缺陷。近年来，国内外研究人员制备出石墨烯薄膜并对其在金属腐蚀防护领域展开研究，此类可粘贴的石墨烯薄膜在解决了石墨烯团聚性问题的同时，还有着抗氧化、耐液体腐蚀、抗生物腐蚀方面的优越特性。

目前国内外在石墨烯防腐涂料，尤其是石墨烯防腐薄膜方面已取得了一定成效。其中程广贵等人发明了一种在金属表面制备石墨烯/硅烷复合薄膜的方法（中国发明专利申请号201310533443.2），此方法克服石墨烯薄膜与金属结合强度弱的缺点，引入含有两种不同化学官能团的硅烷偶联剂作为过渡膜层，制作出一种复合膜，但该方法的制备过程复杂且成本高，同时石墨烯存在团聚问题。另外，赵崇军等人发明了一种防腐用的石墨烯/导电聚吡咯复合薄膜的制备方法（中国发明专利申请号201610252725.9），此方法利用吡咯单体的挥发性特点，让蒸气相的吡咯单体与氧化石墨烯溶液相接触，从而在两相界面上发生氧化还原反应，使吡咯单体氧化聚合成聚吡咯，同时将氧化石墨烯还原为石墨烯，最终在气液界面生成石墨烯/导电聚吡咯复合薄膜，但该方法同样存在成本较高、制备过程复杂的问题，同时石墨烯依然存在分散不均匀的问题，不利于推广。

可见，现有技术中存在石墨烯在防腐涂料中应用存在难以分散的缺陷，以及石墨烯的层容易重新重叠聚集的缺陷，同时一般石墨烯薄膜贴合不紧密，制备过程复杂而成本高的问题。

发明内容