[发明专利]一种石墨烯互穿网络高分子纳米亲水涂料及制备技术

说明书

本发明属于含有石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料技术领域，具体涉及采用氧化——还原引发体系进行水溶液聚合得到水溶性亲水树脂；采用同步互穿网络(LIPN)法制得亲水膜；亲水性高分子的合成获得石墨烯纳米亲水膜的技术及低成本高质量的亲水性石墨烯纳米涂料制备技术。本发明的目的，就是提供上述采用氧化——还原引发体系进行水溶液聚合得到水溶性亲水树脂；采用同步互穿网络(IPN)法制得亲水膜；亲水性高分子的合成获得含有石墨烯材料的高分子纳米亲水膜的技术的纳米复合材料、工艺条件及我们在实验研究和中试研究的制造方法。

本发明属于含有石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料技术领域，具体涉及采用氧化——还原引发体系进行水溶液聚合得到水溶性亲水树脂；采用同步互穿网络(LIPN)法制得亲水膜；亲水性高分子的合成获得石墨烯纳米亲水膜的技术及低成本高质量的亲水性石墨烯纳米涂料制备技术。

目前国内含有石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料技术的研究刚起步，因此，研制出能满足我国国防工业、汽车、纺织、包装、通讯等市场需求的石墨烯纳米亲水涂料、适宜在金属、铝箔、玻璃、瓷砖等；包括冷凝器、反应器、散热器、加热器、空调散热器涂膜、高湿环境中的镜面、灯具、汽车挡风玻璃及装甲武器的视窗等使用显得非常重要。尤其是研制出满足应用化学、建材、市政道桥、铁路桥梁、化工、医药、炼钢厂等具有长期中度盐、酸、碱污染的环境的石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料。为此我们研制一种含有石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料；亲水膜的耐水性满足亲水化表面处理又简便、高效且廉价高质量产品。作为理想的石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料，它除了应该具备无毒、无味、无污染等优点外，还应该在性能方面具备干燥速度快，附着力强，韧性高，粘结力好，耐水性、防腐蚀、酸、碱、盐，耐候性好等优点，这样的石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料才称得上是保护环境的高科技换代产品。

从含有石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料国内目前的情况看，技术上初步具备了从传统油溶涂料向亲水涂料过渡的条件。但这个过渡过程存在着较多的问题。最常碰到的情况就是需要施工过程适应新材料与新工艺和没有较理想的专用亲水涂料，高挡产品需要依赖进口。例如：冷凝器、反应器、散热器、加热器、空调散热器的亲水涂料、自洁防雾玻璃、灯具、汽车挡风玻璃、武器视窗亲水涂料、市政道桥、铁路桥梁使用的石墨烯亲水涂料等。

目前国内还没有一家企业能满足产业化生产在化学、建材、市政道桥、铁路桥梁、化工、医药、炼钢厂等具有长期中度盐、酸、碱污染的环境的这种含有石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料，因而对此产品的需求显得尤为重要。例如含有石墨烯材料防腐蚀的高分子纳米亲水涂料，就必须由专业施工，而非专业施工就难以达到要求。含有石墨烯材料防腐蚀的高分子纳米亲水涂料进入工业领域很困难，再使用原来的工艺技术就更困难了，所以从工艺到设备都要改变，整个过程从预处理到涂覆过程再到最后的废物处理都要仔细考虑、认真对待，这样就必然要有大的人力和资金投入。有时因最后的分析结果确认成本太高，而不能实施。因此生产低成本、高质量、耐水性、防腐蚀的石墨烯材料纳米亲水涂料和发展市场所急需的亲水涂料显得非常重要。

本发明在研究亲水性三维多膜结构、互穿网络结构、利用光电子能谱法(ESCAORXPS)和傅立叶变换红外镶减全反射法(FT-2Ran)对亲水膜表面的化学元素及其化学转移及亲水基团进行鉴定的基础上，为含有石墨烯材料结构的亲水性树脂合成涂料的制备提供了科学的依据。

本发明的目的，就是提供上述采用氧化——还原引发体系进行水溶液聚合得到水溶性亲水树脂；采用同步互穿网络(IPN)法制得亲水膜；亲水性高分子的合成获得含有石墨烯材料的高分子纳米亲水膜的技术的纳米复合材料、工艺条件及我们在实验研究和中试研究的制造方法。

我们课题实验研究中应用表明，该含有石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料用于空调器的散热器涂覆，达到涂膜的初始亲水触角150、持久接触角200的要求，并具有良好的防腐性能，使成功地将其中试研究，完成实际使用在冷凝器、反应器、散热器、加热器、空调散热器、塑料薄膜、自洁防雾玻璃、灯具、汽车挡风玻璃、武器视窗的设计方案。能具备中试生产满足化学、建材、市政道桥、铁路桥梁、化工、医药、炼钢厂具有长期中度盐、酸、碱污染的环境的这种含有石墨烯材料的高分子纳米亲水涂料。