[發明專利]石墨相氮化碳/氧化石墨烯異質結-環氧丙烯酸酯復合材料及制備與應用

有效

• 申請號: 201611243606.3
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106634102B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 劉惠娣;張勁林
• 申請（專利權）人: 佛山市高明綠化納新材料有限公司
• 主分類號: C09D163/10
• 分類號: C09D163/10;C09D7/62
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華;裘暉

本發明屬于涂料技術領域，公開了一種石墨相氮化碳/氧化石墨烯異質結?環氧丙烯酸酯復合材料及制備與應用。所述制備方法為：將氧化石墨烯與石墨相氮化碳通過超聲混合8～12h，反應結束后離心，固體產物經干燥，獲得石墨相氮化碳/氧化石墨烯；然后將硅烷偶聯劑與石墨相氮化碳/氧化石墨烯加入到無水乙醇中，回流狀態下常溫攪拌反應2～4h，反應結束后離心，固體產物經干燥、過篩，得到改性石墨相氮化碳/氧化石墨烯；最后將其與環氧丙烯酸酯混合均勻，得到石墨相氮化碳/氧化石墨烯異質結?環氧丙烯酸酯復合材料。該復合材料可應用于紫外光固化涂料中，所得涂膜具有優異的硬度、熱學性能、力學性能及光催化性能。

技術領域

本發明屬于涂料技術領域，具體涉及一種石墨相氮化碳/氧化石墨烯異質結-環氧丙烯酸酯復合材料及制備與應用。

背景技術

紫外光固化涂料是20世紀60年代出現的一種高效、環保與節能的新型涂料，其優勢在于固化速率快、揮發性溶劑使用量少、節能效率高、固化過程操作可自動化等，適合連續化大生產。它符合目前世界范圍內日益重視的環保與節能要求，被稱為新一代環境友好與節能產品，并在各行業的應用中得到快速發展(Chen Z,Webster DC.Study of theeffect of hyperbranched polyols on cationic UV curable coating properties[J].Polymer International,2007,56(6):754-763.)。紫外光固化涂料一般由齊聚物、活性稀釋劑、光引發劑與助劑等組成。其中，齊聚物作為主要成膜物質，也是紫外光固化涂料中比例最大的組分之一，對于涂料的性能起到關鍵性作用。齊聚物主要包括環氧丙烯酸酯、不飽和聚酯樹脂、聚氨酯丙烯酸酯等。

環氧丙烯酸酯是當前應用最廣泛和用量最大的光固化齊聚物之一，它成膜后固化膜具有附著力強、潤濕性好和耐化學品性能良好等特點。然而，純有機體系的涂料有著不可避免的缺點，如硬度低、耐磨性能差、力學和熱學性能較低等。因此，為了滿足光固化涂料的進一步應用要求，對環氧丙烯酸酯的改性研究是十分有必要的。目前，通過填充無機物制備紫外光固化有機-無機雜化體系是紫外光固化涂料的一個新研究方向，它有望改善紫外光固化涂料上述的缺陷并增強其綜合性能(Ranjbar Z,Jannesari A,Rastegar S,etal.Study of the influence of nano-silica particles on the curing reactions ofacrylic-melamine clear-coats[J].Progress in Organic Coatings,2009,66(4):372-376.)。在這類材料中，無機相可以延伸結構、增強結構復雜性，與有機相協同作用，加強結構穩定性。聚合物基雜化材料結合了無機組分的高強度、硬度、耐熱性和有機組分的柔韌性、延展性等。所以，聚合物基無機雜化材料受到越來越多的重視和研究(龔春林.紫外光固化有機無機雜化材料的制備及性能研究[D].杭州：浙江工業大學,2009.)。

近年來，各種無機粒子已被引入紫外光固化涂料體系中，如二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋅以及各種黏土等(Kim D,Jeon K,Lee Y,et al.Preparation andcharacterization of UV-cured polyurethane acrylate/ZnO nanocomposite filmsbased on surface modified ZnO[J].Progress in Organic Coatings,2012,74(3):435-442.)。這些研究大部分是基于有機聚合物與無機材料之間的物理相互作用。作為廉價的無機材料，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有優異的熱穩定性、高硬度及化學惰性，因而是理想的復合材料填料粒子。特別地，對于聚合物-無機雜化體系，石墨相氮化碳作為填料加入，可提高聚合物的耐磨性、力學與熱學性能等，從而起到增強聚合物物理性能的作用。一般而言，無機粒子在雜化體系中的分散性及其性質對于提高聚合物性能是非常重要的。

發明內容