[发明专利]一种端羟基超支化聚（胺-酯）改性氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合涂料及制备方法和应用

说明书

本发明属于涂料技术领域，具体公开一种端羟基超支化聚（胺‑酯）改性氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合涂料及制备方法和应用，涂料由以下原料制成：端羟基超支化聚（胺‑酯）改性氧化石墨烯0‑10份、环氧树脂100份、乙醇5‑10份，固化剂20‑45份，将端羟基超支化聚（胺‑酯）与氧化石墨烯相互作用进行改性，通过H键和分子间范德华力，端羟基超支化聚（胺‑酯）被吸附在氧化石墨烯表面及其石墨烯层片之间，由于超支化大分子特殊的三维球状结构使石墨烯片层间距增大，形成稳定的端羟基超支化聚（胺‑酯）改性氧化石墨烯，有其制得的纳米复合涂层在保持环氧树脂良好柔韧性的同时强度明显提高，吸水率下降了约40%，防腐蚀性能明显提高。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种端羟基超支化聚（胺-酯）改性氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合涂料及制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂由于其优异的综合性能，如耐化学性能、阻隔防腐性能、机械性能、热稳定性和低成本等，在复合材料、涂料、胶粘剂等领域获得了广泛的应用。然而环氧树脂固化后形成紧密的三维交联网络结构使得其脆性大、抗冲击及耐腐蚀性能差的缺点，从而限制了它的高端应用，所以通过改性环氧树脂的结构和分子结构来改善环氧树脂的力学性能及涂层一直是课题研究的热点。大量的研究已经证明，将具有高比表面积的纳米颗粒加入到聚合物基体中可以提高聚合物的性能。石墨烯就是这样的具有超高比表面积层状结构纳米材料。研究表明，作为聚合物基体的纳米填料，石墨烯具有非常高的增强效率和效应，但是必须注意的是，石墨烯和聚合物基体之间的相互作用和相容性是实现高性能聚合物基纳米复合材料的关键。然而，石墨烯在常用溶剂和聚合物基体中都很难分散，并且石墨烯片层间很强的π-π堆叠作用和范德华作用使其极易发生不可逆团聚，甚至重新堆垛形成石墨，因而不利于进一步加工，这是目前仍然面临着的不可忽视的科学问题和技术难题。为了获得良好的相互作用和相容性，使石墨烯能够均匀地分散在聚合物基体中，如何改性和功能化石墨烯成了一个急需解决的问题。近年来，以聚合物-氧化石墨烯为基础的纳米复合材料成为研究的热点，其中，由于超支化聚合物大的三维球状尺寸，使它可以插入到氧化石墨烯堆积层之间，增大石墨烯层间距，得到剥落的单层石墨烯片吸引了人们的关注，为此，已有很多关于超支化聚合物功能化石墨烯的研究报道，且绝大多数是共价接枝修饰，而这样的功能化方法大多包含多个制备步骤且对环境不够友好，反应时间长且产率低。如何有效利用超支化聚合物的本身特点，高效环保地制备稳定的氧化石墨烯片是具有挑战性和实际应用意义的一项工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种端羟基超支化聚（胺-酯）改性氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合涂料及制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种端羟基超支化聚（胺-酯）改性氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合涂料，由以下原料制成：端羟基超支化聚（胺-酯）改性氧化石墨烯1.5-10份、环氧树脂100份、乙醇5-10份，固化剂20-45份。

进一步的，所述端羟基超支化聚（胺-酯）是由丙烯酸甲酯与二乙醇胺在无水乙醇溶剂中经过Michael加成生成N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯后，N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯在对甲苯磺酸催化下再与三羟甲基丙烷反应得到，其分子量为3300。

进一步的，所述固化剂为氨基聚酰胺，所述环氧树脂是低分子量双酚A环氧树脂溶液，环氧当量为210-550。

进一步的，所述端羟基超支化聚（胺-酯）改性氧化石墨烯的制备方法为：于室温下，将端羟基超支化聚（胺-酯）乙醇溶液于搅拌下滴加到氧化石墨烯的乙醇分散液中，搅拌18-24小时，再超声分散2-5小时，最后采用溶剂过滤器过滤得到端羟基超支化聚（胺-酯）改性氧化石墨烯。