[發明專利]一種改性氧化石墨烯、改性石墨烯和改性石墨烯環氧樹脂分散液的制備方法

有效

• 申請號: 201710958014.8
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN109666259B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 奚洪亮;張在忠;趙永彬;李偉銘;程金杰;劉海波
• 申請（專利權）人: 山東歐鉑新材料有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L79/02;C08K9/04;C08K3/04;C08J3/09
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種改性石墨烯環氧樹脂分散液的制備方法，將含有苯環的化合物與氧化石墨烯通過化學反應改性，在石墨烯表面接枝具有苯類剛性化學基團，利用其較大的空間位阻大幅降低石墨烯大分子之間的范德華力，另外，剩余的含有苯環的化合物與環氧樹脂之間具有較強的化學相容性，會使石墨烯與樹脂融合，有利于石墨烯樹脂在涂料等領域的廣泛應用。本發明采用化學改性的方法，通過較為簡易的方式制備了石墨烯環氧樹脂分散液，石墨烯在樹脂中的復合程度高，成功實現了石墨烯在環氧樹脂中的均勻分散，并使得該石墨烯樹脂制備的防腐涂料的吸水率大幅下降。

技術領域

本發明屬于改性石墨烯技術領域，涉及一種改性氧化石墨烯、改性石墨烯和改性石墨烯環氧樹脂分散液的制備方法，尤其涉及一種用于防腐涂料的改性氧化石墨烯、改性石墨烯和化學改性石墨烯環氧樹脂分散液的制備方法。

背景技術

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料。它是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。作為一種由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，它是目前進入應用領域中最薄的材料和最強韌的材料；同時石墨烯具有巨大的理論比表面積，物理化學性質穩定，可在高工作電壓和大電流快速充放電下保持很好的結構穩定性；石墨烯還具有優異的導電性，可以降低內阻，提高超級電容器的循環穩定性；另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。并且非常致密，即使是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發光板和太陽能電池板。正是由于石墨烯具有上述諸多的優異物理化學性質，其在儲能材料，環境工程，靈敏傳感方面被廣泛應用，被稱為“黑金”或是“新材料之王”，而且潛在的應用前景廣大，目前已成為全世界的關注焦點與研究熱點。

目前全球，所有材料每年因腐蝕損失約1％的重量，腐蝕帶來的經濟損失約占國家經濟總量的4％，防腐道路任重道遠。在防腐涂料行業，最主要的幾種防腐涂料主要為環氧類、聚氨脂類和富鋅底漆類涂料。而國內，海洋工程、船舶制造及綠色海洋風能等產業迅猛發展，在新的國際形勢和國家政策下，海洋腐蝕防護經濟效益巨大，再此背景下大力發展新型防腐涂料勢在必行。

針對防腐涂料，吸水率是一個很重要的標準，吸水率直接影響了涂料的諸多性能，能夠導致成膜后的漆膜耐水性不良，使得漆膜變軟，硬度下降，強度變差，吸水率越高的漆膜強度損失越大，從而造成防腐性能下降。

近幾年，含有石墨烯類材料的涂料產品已逐漸有相關報道，然而在實際應用中，石墨烯還存在著諸多的問題和制約因素，如石墨烯極易團聚。由于石墨烯及其衍生物比表面積較大，相互間存在較強的范德華作用力，團聚和纏繞現象明顯，使其不能穩定分散，分散后也容易再次團聚在一起難以打開。雖然有大量研究通過添加不同類型的分散劑或者改性的方式來提高石墨烯的分散效果，但實際應用中效果較差，并且還會額外引入其他雜質，對后續研究造成負面影響，而且石墨烯作為一種柔性材料，在與涂料中其他材料，更容易發生團聚情況，直接影響了石墨烯類材料在涂料中起到的效果。

因此，如何找到一種方式使得石墨烯可以均勻分散在涂料中，成功實現石墨烯在環氧樹脂中的均勻分散，更好的提高涂料的性能，已成為領域內諸多前沿科研人員亟待解決的問題之一。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種改性氧化石墨烯、改性石墨烯和改性石墨烯環氧樹脂分散液的制備方法，特別是一種用于防腐涂料的改性氧化石墨烯、改性石墨烯和改性石墨烯環氧樹脂分散液的制備方法，本發明采用化學改性的方式，使得石墨烯能夠在聚合物基體中均勻分散，更好的與樹脂融合，成功實現了石墨烯在環氧樹脂中的均勻分散，并使得該石墨烯樹脂制備的防腐涂料的吸水率大幅下降。

本發明提供了一種改性石墨烯環氧樹脂分散液的制備方法，包括以下步驟：

A)將氧化石墨烯、含有苯環的化合物和增強劑進行反應后，得到改性的氧化石墨烯分散液；