[發明專利]一種石墨烯接枝改性的環氧丙烯酸酯的制備及其在光固化涂料中的應用

有效

• 申請號: 201611259655.6
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106832220B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 李士超;黃凱兵;吳芬霞;王建;施敏
• 申請（專利權）人: 長沙樂遠化工科技有限公司
• 主分類號: C08G59/14
• 分類號: C08G59/14;C09D163/10;C09D7/63
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

本發明公開了一種石墨烯接枝改性的環氧丙烯酸酯的制備方法，氧化石墨烯與酰化劑反應后再與含活性基團的丙烯酸酯、縛酸劑反應，最后再和環氧樹脂共聚，制得石墨烯接枝改性的環氧丙烯酸酯。此外，本發明還公開了石墨烯接枝改性的環氧丙烯酸酯的應用，以及添加有所述改性聚合物的光固化涂料。本發明借助酰化劑將氧化石墨烯和丙烯酸酯原位鍵合，隨后再與環氧樹脂共聚，使氧化石墨烯原位鍵合至聚合物中，既具有良好的分散助乳化功效，又具有物理共混無法比擬的分散穩定性，可顯著提升添加有所述石墨烯改性聚合物的涂料的各項性能。

技術領域

本發明屬于環氧丙烯酸酯涂料技術領域，具體涉及一種石墨烯接枝改性的環氧丙烯酸酯的制備方法，以及添加有所述的改性的環氧丙烯酸酯的光固化涂料。

背景技術

雙酚A環氧丙烯酸酯作為一種用量最大的UV光固化耐腐蝕涂料主體樹脂，其具有防腐蝕性能優及快速固化的優點，此外其力學性能較好，因而被廣泛應用于諸多工業領域。但是雙酚A環氧丙烯酸酯涂料產品粘度很高，耐光老化和耐黃變性差，而且其固化物交聯密度大，結果導致韌性較差，容易發生涂層與基底的脫離，很大程度上降低了它的綜合性能^[1，2]。

具有二維結構的石墨烯因其穩定的雜環結構，能夠在腐蝕性氣體，液體中或是高溫環境下保持穩定。雖然石墨烯的性能優異，但是由于氧化還原法制備的氧化石墨烯在溶劑中有π-π堆疊傾向團聚成大顆粒氧化石墨的現象，以至于不能夠長時間穩定分散在水以及極性有機溶劑中。這種團聚現象嚴重阻礙了石墨烯在電子器件、涂料體系以及復合材料中的應用。

目前，采用無機材料改善雙酚A環氧丙烯酸酯涂料性能的研究已有飛速發展，但是利用石墨烯這一明星材料改性雙酚A環氧丙烯酸酯仍然較少。這其中，關于石墨烯改性雙酚A環氧丙烯酸酯的報道大多采用共混或者溶液插層法的方法。共混改性法確實能夠將石墨烯材料的機械性能和雙酚A環氧丙烯酸酯涂料的耐腐蝕性，快速固化性很好地結合，起到協同效應的作用，但是共混改性法分散性較差，石墨烯不能夠均勻的分散在雙酚A環氧丙烯酸酯中。石墨烯在環氧丙烯酸酯中的分散性不佳，容易團聚，得到的石墨烯基環氧丙烯酸酯涂料的總體性能不能令人滿意。魏及合作者借助氧化石墨烯與環氧丙烯酸酯預聚物復合制備了GO/EA，所制備的產物拉伸強度提高了8.39％，彎曲模量下降了46.79％^[3]。在這項工作中，氧化石墨烯是以共混的方式與環氧丙烯酸酯類混合，導致最后的復合材料均一性仍然無法保證。

[1]Zhang j y，Windall g，Boyd i w.UV curing of optical fiber coatingsusing excimer lamps[J].Applied Surface Science，2002，186(1-4)：568-572.

[2]孫興平，王德海.環氧丙烯酸酯合成及應用的研究進展[J].涂料工業，2007，37(11)：53-57.

[3]魏燕彥，王虎.石墨烯改性UV固化雙酚A環氧丙烯酸樹脂性能的研究[J].涂料工業，2016，46(6)：12-27.

發明內容：

為解決現有石墨烯摻雜改性環氧丙烯酸酯的方法普遍存在容易團聚、摻雜后的材料性能不理想等技術問題，本發明提供了一種石墨烯接枝改性的環氧丙烯酸酯的制備方法，旨在避免石墨烯團聚，提升摻雜后的材料的性能。

本發明還提供了所述的石墨烯接枝改性的環氧丙烯酸酯的應用。

此外，本發明還包括添加有本發明所述的石墨烯接枝改性的環氧丙烯酸酯的涂料，旨在提升涂料的耐沖擊力、附著力、抗磨耗等性能。

一種石墨烯接枝改性的環氧丙烯酸酯的制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)：氧化石墨烯與酰化劑反應，制得酰化氧化石墨烯；

步驟(2)：將酰化氧化石墨烯、含活性基團的丙烯酸酯、縛酸劑反應，制得石墨烯改性丙烯酸酯；