[發(fā)明專利]一種聚（2-氨基噻唑）改性石墨烯的制備方法及環(huán)氧復合涂料

有效

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• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111875991B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設計）人: 劉婭莉;羅小虎;余喜紅;陳博;朱日龍;袁天賜
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C09C1/46
• 分類號: C09C1/46;C09C3/08;C09D163/00;C09D7/62;C09D5/08;C01B32/19
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;胡凌云

本發(fā)明涉及一種聚（2?氨基噻唑）改性石墨烯的制備方法及環(huán)氧涂料，包括如下步驟：提供還原氧化石墨烯將還原氧化石墨烯分散于1,4?二氧六環(huán)中，獲得分散液；其中，所述分散液中還原氧化石墨烯的質(zhì)量濃度為0.1?10mg/mL；在攪拌狀態(tài)下，將2?氨基噻唑和引發(fā)劑加入到S2獲得的分散液中，充分溶解后，在惰性氣氛、70?90℃條件下回流反應20?28h，然后固液分離獲得固相物，再對固相物進行醇洗、干燥后，獲得聚（2?氨基噻唑）改性石墨烯。本發(fā)明制備的聚（2?氨基噻唑）改性石墨烯可以作為填料很好地分散在環(huán)氧樹脂中，同時還能作為固化劑與環(huán)氧樹脂基體之間產(chǎn)生很強的相互作用力，有效地降低了環(huán)氧石墨烯基涂層的導電率、提升了涂層的整體性能，尤其是防腐蝕性能。

技術領域

本發(fā)明屬于化工新材料領域，涉及一種聚（2-氨基噻唑）改性石墨烯的制備方法及環(huán)氧復合涂料。

背景技術

石墨烯具有優(yōu)良的導電性和導熱性，電子遷移率高達200000 cm² ·V^-1 ·S^-1，是光速的1/300，且遠遠大于電子在一般導體中的運動速度；導熱系數(shù)高達 5300 W/ (m·K)，比常見金屬，如 Au、Ag、Cu 等高10倍以上。石墨烯是目前已知的晶體材料中強度和硬度最高的晶體材料，其楊氏模量高達1100 GPa，強度極限為42 N/m²，斷裂強度高達130 GPa。另外，石墨烯具有優(yōu)異的疏水、疏油性能，比表面積高達2630m²/g，良好的韌性和屏蔽性。上述獨特的性能使得石墨烯在涂料領域有著廣泛的應用前景。環(huán)氧樹脂由于優(yōu)異的化學惰性、極佳的電絕緣性、良好的粘合性等，是目前防腐涂料中應用最廣的基體樹脂。然而，環(huán)氧樹脂涂料本身性脆柔韌性較差，且不能提供長期有效的防腐蝕性能。石墨烯二維納米片層狀結構可以有效的封堵固化溶劑在干燥過程中形成的微孔預計可以有效的改善環(huán)氧樹脂的防腐性能。但是石墨烯片層之間存在較強的范德華力和 π-π 作用，有機樹脂相容性差，若直接加入涂料中，極易引起團聚，復合性差。石墨烯晶粒邊界和缺陷處化學性質(zhì)活潑，容易發(fā)生氧化反應。另外，石墨烯與金屬之間電勢差異性，在界面處非常容易形成“腐蝕促進活性”現(xiàn)象，極大程度上削弱甚至喪失了石墨烯的防腐蝕功能，繼而影響最終涂層的耐腐蝕性能和其他物理性能。

石墨烯的改性包括共價改性和非共價改性。共價改性是將功能基團與石墨烯的表面以共價鍵的形式相互連接。然而，共價鍵修飾很難在本身石墨烯表面進行，往往以氧化石墨烯表面的含氧官能團為反應活性位點。中國專利CN103865298B采用兩步氧化法制備得到氧化石墨烯，然利用間苯二胺對其表面進行氨基化，進而改善石墨烯與聚合物之間的融合性和分散性，增強了環(huán)氧涂層的力學性能，但是這種改性的涂層中有很多含氧官能團，從而導致涂層的耐腐蝕性不佳。非共價改性石墨烯在引入功能基團的時候不會破壞石墨烯本身的結構，因而保留了石墨烯的優(yōu)異性能，中國發(fā)明專利說明書CN109651927A公布了聚（2-氨基噻唑）/石墨烯-環(huán)氧復合涂料及制法，先通過聚合反應獲得聚（2-氨基噻唑）再改性，它是利用石墨烯與聚（2-氨基噻唑）之間的π-π相互作用力，在有機溶劑中進行超聲振動得到，其制備方法比較復雜，以此方法得到的僅僅是少層的聚（2-氨基噻唑）-官能化的石墨烯片，僅能獲得氨基噻唑插層到石墨烯中的結構，不能使聚（2-氨基噻唑）均勻地且較完整地被吸附在石墨烯表面，在一些極強環(huán)境介質(zhì)中或者外界作用力下，改性石墨烯的穩(wěn)定性不好，聚（2-氨基噻唑）和石墨烯之間容易分開，最終影響后續(xù)改性的涂膜的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有包裹結構的聚（2-氨基噻唑）改性石墨烯的制備方法，采用本發(fā)明的制備方法得到的聚（2-氨基噻唑）改性石墨烯可作為納米級填料穩(wěn)定地分散于環(huán)氧樹脂等聚合物基體中；本發(fā)明的目的之二在于提供一種有突出機械強度且綜合性能優(yōu)異的環(huán)氧復合涂料。

一種聚（2-氨基噻唑）改性石墨烯的制備方法，包括如下步驟：

S1、制備還原氧化石墨烯（RGO）；

S2、將S1獲得的還原氧化石墨烯分散于1,4-二氧六環(huán)中，獲得分散液；