[發明專利]三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110971574.3
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113637389A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 鄭玉嬰;張杰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D5/08;C09D7/62
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林文弘;蔡學俊

1.一種三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料的制備方法，其特征在于：以液相剝落的結構完整的石墨烯為基體，通過多巴胺在石墨烯表面自組裝，獲得聚多巴胺包裹的絕緣石墨烯，再以該絕緣石墨烯作為新平臺以生長納米四氧化三錳，獲得了以石墨烯為核層，絕緣聚多巴胺為中層，納米四氧化三錳為外層的三明治結構的功能化石墨烯，并將其摻入水性環氧樹脂涂料中，通過聚多巴胺與水性環氧樹脂的交聯作用，使石墨烯均勻穩定地分散在水性環氧樹脂涂料中，得到了三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料。

2.根據權利要求1所述的三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料的制備方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

步驟S1液相剝落石墨烯的制備：

將鱗片石墨和N-甲基-2-吡咯烷酮混合超聲后得到含有鱗片石墨的N-甲基-2-吡咯烷酮懸浮液，然后將該懸浮液置于60℃水浴鍋中劇烈攪拌2h，隨后待其冷卻至室溫后，在40W的低功率下超聲處理24h，隨后將剝落的石墨烯分散液離心，并用甲醇洗滌、干燥得到液相剝落石墨烯；

步驟S2聚多巴胺包裹的絕緣石墨烯的制備：

取步驟S1的液相剝落的石墨烯加入去離子水中，再逐漸添加三羥甲基氨基甲烷將pH調節至8.5，超聲處理得到液相剝落石墨烯的分散液，再向其中添加鹽酸多巴胺，繼續超聲，然后將其置于60℃水浴鍋中劇烈攪拌4h，然后通過抽濾分離產物，并用去離子水反復清洗，最后冷凍干燥，得到聚多巴胺包裹的絕緣石墨烯；

步驟S3三明治結構的功能化石墨烯的制備：

取氯化錳四水合物和乙醇胺，在500W的高功率下超聲處理6h，得到含有氯化錳的膠體溶液，取步驟S2的聚多巴胺包裹的絕緣石墨烯和去離子水，超聲分散30min得到含有聚多巴胺包裹的絕緣石墨烯的分散液，隨后，將上述膠體溶液加入分散液中，并在室溫下持續攪拌反應5h，反應結束后，通過抽濾分離產物，并用去離子水反復洗滌，最后冷凍干燥，得到三明治結構的功能化石墨烯；

步驟S4三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料的制備：

首先取三明治結構的功能化石墨烯超聲分散在去離子水中，再加入水性環氧樹脂，攪拌20min至分散均勻，再加入水性環氧固化劑，繼續攪拌20min后，靜置15min以消除氣泡，得到三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料。

3.根據權利要求2所述的三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料的制備方法，其特征在于：步驟S1中所述的含有鱗片石墨的N-甲基-2-吡咯烷酮懸浮液濃度為1mg/mL。

4.根據權利要求2所述的三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料的制備方法，其特征在于：步驟S2中所述的液相剝離的石墨烯與鹽酸多巴胺的質量比為1：2。

5.根據權利要求2所述的三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料的制備方法，其特征在于：步驟S4中所述的三明治結構的功能化石墨烯添加量為0-200mg。

6.根據權利要求2所述的三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料的制備方法，其特征在于：步驟S4中所述的水性環氧樹脂與水性環氧固化劑的質量比為1：1。

7.一種如權利要求1-6任一項所述制備方法制得的三明治結構的功能化石墨烯/水性環氧樹脂復合涂料。