石墨烯在水性涂料中應用

時間：2022-02-11作者：杭州浩達超聲設(shè)備有限公司瀏覽：577

水性涂料是我國倡導發(fā)展趨勢的綠色環(huán)保型涂料，但一些特性尚不到相對應的溶液型涂料，危害其發(fā)展趨勢。石墨烯具備與眾不同特性，可改進水性涂料特性，推動其發(fā)展趨勢，給涂料工作人員產(chǎn)生新的希望。石墨烯在涂料中運用較先是改性溶液型涂料，但用以改性水性涂料也是有顯著進度。改性方式可以用共混法復合型改性，也可以用原點縮聚和膠體溶液-疑膠技術(shù)性復合型法改性，還可以用硅烷偶聯(lián)劑裝飾，與此同時推行不一樣的作用改性。

1 用鈦酸酯硅烷偶聯(lián)劑裝飾水分散化改性石墨烯

按通用性方式將高純石墨做成空氣氧化石墨烯，向氧化石墨烯分散化液內(nèi)各自添加鈦酸酯和水合肼，在水浴加熱法下產(chǎn)生反映，使空氣氧化石墨烯復原并與此同時嫁接法上鈦酸酯硅烷偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)。將得到的溶液開展后處理工藝和真空干燥機，獲得粉狀改性石墨烯。

因為鈦酸酯硅烷偶聯(lián)劑對空氣氧化石墨烯開展了表層裝飾，不會再造成團圓，故石墨烯水份散體可靠性高，可長期存儲，合適用以復合材質(zhì)及鍍層原材料的制取。制備加工工藝簡單，生產(chǎn)制造高效率，生產(chǎn)過程和商品均能合乎環(huán)境保護規(guī)定。

2 石墨烯與基材環(huán)氧樹脂共混復合型水性涂料

2.1 水性導電性涂料

石墨烯/聚氨酯樹脂復合型水性導電性涂料。用Hummers法制取空氣氧化石墨烯，經(jīng)二步**化學氫化鋁鋰獲得**分子裝飾的石墨烯溶液，添加聚脂、改性劑和偶聯(lián)劑、金屬催化劑，經(jīng)液體共混，制取獲得水性導電性石墨烯涂料。該涂料具備高導電率能和物理性能，可使用于磁屏蔽、防靜電、防腐蝕、排熱、耐磨損及電子電路等行業(yè)，具備普遍的使用使用**。

2.2 石墨烯改性水性環(huán)氧樹脂膠耐磨損夾層玻璃涂料

石墨烯改性的耐磨損水性夾層玻璃涂料由兩成分構(gòu)成，**組分成基材涂膜物，*二組分成環(huán)氧固化劑。在其中**成分包含改性環(huán)氧樹脂膠20%～40%、改性劑0.5%～7%、空氣氧化石墨烯0.1%～5%、硅烷偶聯(lián)劑1%～2%，其他為水（均為質(zhì)量濃度）；*二成分是丙烯胺環(huán)氧固化劑。在應用前將兩成分混和，在其中*二成分占混合物質(zhì)質(zhì)量濃度的3%～30%。該涂料具備強度高、耐磨性能好、與夾層玻璃底材感染力與粘合力強、耐潮、耐乙酸乙酯性好，且合乎環(huán)境保護規(guī)定。此外制取方式簡單，具備關(guān)鍵的商業(yè)化的運用使用**。

2.3 石墨烯改性丙烯酸樹脂高聚物混凝土防潮涂料

用Hummers法制取的空氣氧化石墨烯添加丙烯酸樹脂類高聚物保濕乳液中，添加采用的改性劑，按占比添加混凝土，拌和分散化，做成空氣氧化石墨烯改性的高聚物混凝土防潮涂料。該涂料明顯提升了丙烯酸樹脂類高聚物保濕乳液涂膜的抗壓強度；提升了耐水性；除此之外，空氣氧化石墨烯豐富多彩的含氧量官能團異構(gòu)可以調(diào)整混凝土水化物質(zhì)結(jié)晶的生長發(fā)育，提升其抗壓強度和延展性。故空氣氧化石墨烯改性的高聚物混凝土防潮涂料具備較好的耐用性、抗?jié)B等級性及其物理學物理性能，應用前景寬闊。

2.4 石墨烯改性聚氨酯膠粘劑復合型水性涂料

2.4.1 石墨烯/水性聚氨酯材料納米技術(shù)復合型保濕乳液

將真空泵脫干的丁腈膠（N210）和TDI反映制取聚氨酯材料預聚體，添加二羥甲基己酸引進親水性羧基，加三乙胺中合鹽基化，添加空氣氧化石墨烯溶液、去離子水和乙二胺開展乳化反應，蒸餾出甲苯后，滴入維他命C飽和溶液開展原點鈍化反應，獲得石墨烯/水性聚氨酯材料納米技術(shù)復合型**乳膠環(huán)氧樹脂。該**乳膠環(huán)氧樹脂可使用于靜電感應安全防護、防腐蝕鍍層、工程建筑涂料等行業(yè)，本產(chǎn)品加工工藝簡單、環(huán)境保護、合適大規(guī)模生產(chǎn)。

2.4.2 石墨烯/TiO2復合材質(zhì)改性水性聚氨酯材料抑菌涂料

納米技術(shù)TiO2做為催化氧化納米復合材料的一種，有抑菌殺菌功效，但它針對能見光消化率較低，金納米顆粒趨于集聚，大幅度降低了其殺菌功效。在含納米技術(shù)TiO2抑菌涂料中，引進5%下列的石墨烯，明顯增強涂料對能見光消化率，并加強納米技術(shù)TiO2的光催化劑的活性和抑菌、殺菌工作能力，使改性后的水性聚氨酯材料在抑菌殺菌綜合型能層面有較大提升。而且有著較好的外表特性、耐水性和物理性能。

3 石墨烯/聚氨酯材料原點匯聚的水性導電性涂料

石墨烯對比傳統(tǒng)的的碳系導電性填充料（碳黑、高純石墨、納米碳管、碳纖維材料等）具備較為出色的導電率及物理性能。

用二元胺對空氣氧化石墨烯開展氨基化改性，后用**化學復原修復石墨烯的共軛導電性管理體系，運用石墨烯表層的—NH與—NCO封端水性聚氨酯材料原點匯聚，制取含石墨烯的水性聚氨酯材料導電性涂料。

該導電涂料具備防電磁輻射、防靜電、耐腐蝕、耐磨損等特點，可用以纖維材料、金屬復合材料、紡織原料表層等層面。

4 用膠體溶液-疑膠技術(shù)性制取改性石墨烯/水性聚氨酯材料納米技術(shù)復合型涂料

中國科大Xin Wang等于2012年在《Su ** ce& Coatings Technology》上刊登了她們的研究分析畢業(yè)論文：用膠體溶液-疑膠技術(shù)性制取改性石墨烯/水性聚氨酯材料復合型納米技術(shù)涂料，分3一部分：

（1）氯硅烷改性石墨烯納米技術(shù)塑料薄膜制取。用Hummers法制取空氣氧化石墨烯（GO），隨后對GO水份散體用水合肼**化學轉(zhuǎn)變成GNS，再用DCC（N,N-二環(huán)己基碳化二亞胺）和3-羥基丙基三乙氧基氯硅烷（APTES）作用改性，用**音波分散化1 h，在70 ℃下拌和反映24 h，經(jīng)后處理工藝獲得APTES作用改性的石墨烯納米膜f-GNS。

（2）氯硅烷APTES封端水性聚氨酯材料（WPU）制取。用異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、聚空氣氧化丙二醇、一縮二乙二醇和三羥甲基丙烷混和聚醚多元醇生成PU預聚物，再和二羥甲基己酸反映，隨后加APTES反映，獲得APTES封端水性聚氨酯材料（WPU），產(chǎn)出率86.3%，數(shù)均相對分子質(zhì)量28 600（GPC測量）。

（3）膠體溶液-疑膠技術(shù)性制取f-GNS/WPU納米技術(shù)復合型涂料。依靠**音波將f-GNS粉末狀分散化在去離子水中做成混液，將APTES封端WPU添加在其中一起混和，用三乙胺調(diào)整pH值，做成f-GNS/WPU納米技術(shù)復合型涂料。

5 結(jié) 語

5.1 石墨烯具備與眾不同特性，產(chǎn)品研發(fā)風潮在全世界凸起

石墨烯是當今社會發(fā)覺的“至薄”的晶體材料，薄厚僅有1個碳原子，也是“至堅”原材料之一，并具備高導電率、高傳熱性。預測分析在航天航空、宇宙空間檢測、深海開發(fā)設(shè)計、*科技、社會經(jīng)濟各層面有著無法估量的應用前景，科學研究風潮在全世界凸起，中國也發(fā)展不錯，發(fā)展趨勢較快。

5.2 石墨烯在改性涂料特性層面展現(xiàn)了新的市場前景

對石墨烯在導電性、防腐蝕、阻燃性、傳熱和強度等作用涂料里都具備十分誘惑的潛在性市場前景。

石墨烯與各種各樣涂料環(huán)氧樹脂根據(jù)物理學共混、原點縮聚和膠體溶液-疑膠技術(shù)性等法復合型；或用硅烷偶聯(lián)劑裝飾，或選用原點匯聚等加工工藝。這種加工工藝在改性水性涂料中都確認行得通，且特性改善顯著。水性涂料經(jīng)石墨烯改性，其特性有希望“較上一層樓”，其進一步發(fā)展趨勢未來可期。


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