[發明專利]一種防水的PVA/石墨烯抗靜電涂層的制備方法

在審

• 申請號: 202111007859.1
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113717565A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 陳廣新;岳笑天;李齊方;師晉超;趙楓楓
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C09D5/24
• 分類號: C09D5/24;C09D129/04;C09D7/63;C09D7/65;B05D7/24;B05D5/12;B05D5/08;C08J7/044;C08L67/02;C08L79/08
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本發明提供了一種制備石墨烯/聚乙烯醇抗靜電涂層的方法，屬于復合材料制備的技術領域。利用羧甲基纖維素鈉(CMC?Na)在超聲過程中提高石墨烯分散性和分散液的粘度，為提高膜的耐水性加入三官能團氮丙啶交聯劑使聚乙烯醇發生化學交聯。制備過程是首先將聚乙烯醇通過加熱溶于水中，然后加入一定比例的三官能團氮丙啶交聯劑攪拌反應使其交聯，之后加入羧甲基纖維素鈉加熱溶解，最后加入石墨烯和適量的氫氧化鈉溶液后超聲處理一定時間后在基底上流延成膜。本方法不需要對石墨烯進行過多的處理，通過調整添加物質的用量，最終得到一系列不同性能的石墨烯抗靜電薄膜。該制備過程具有工藝相對簡單，生產成本低，用料環保，適用于多種基體等優點。

技術領域

本發明是關于利用石墨烯做導電填料，利用三官能團氮丙啶交聯劑提高耐水性的聚乙烯抗靜電涂層的制備方法，屬于復合材料制備的技術領域。

背景技術

在日常生活中任何物質的本身都帶有靜電荷，這種電荷包括正電荷和負電荷，靜電荷的聚集會對人們的生活以及工業生產造成影響甚至危害。因此如何將聚集的有害電荷導引從而消除對日常生活/工業生產的影響和危害具有重大的研究意義。

石墨烯作為一種新興的二維碳納米材料，由碳原子以sp²雜化軌道組成，具有獨特的納米片層結構使其具有眾多優良的性能，如抗拉強度、楊氏模量、電導率、熱導率、比表面積和高阻隔性能等。隨著批量化生產以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產業化應用步伐正在加快，在生物、復合材料、感光元件、航空航天、儲氫材料、海水淡化、新能源等方面的應用越來越廣泛。石墨烯的研究與應用開發持續升溫，石墨和石墨烯有關的材料具有優異的性能和潛在的應用價值研究者們致力于在不同領域嘗試不同方法以求制備高質量、大面積石墨烯材料。并通過對石墨烯制備工藝的不斷優化和改進，降低石墨烯制備成本使其優異的材料性能得到更廣泛的應用，并逐步走向產業化。

羧甲基纖維素鈉是一種纖維素的羧甲基衍生物，是最主要的離子型纖維素膠，是經天然纖維素化學改性得到的一種水溶性鈉鹽。吸濕性強，易溶于水，在中性或者堿性時，溶液呈高粘度液，同時它也是增稠劑的一種，由于其本身具有良好的功能特性使其在食品工業得到了廣泛的應用，它也在一定程度上推動了食品工業快速健康的發展。羧甲基纖維素鈉主要通過水煤法和溶媒法制備，具有良好的成膜性、凝膠化作用、保水作用，增稠和乳化劑作用.此外，由于羧甲基纖維素鈉溶液的粘度很大，在流延成膜時具有良好的效果。

聚乙烯醇是一種極安全的高分子有機物，對人體無毒，無副作用，具有良好的生物相容性，是一種常用的安全性粘結劑。但因其分子鏈上存在羥基導致防水性不好，采用三官能團氮丙啶交聯劑與分子鏈上的羥基反應提高耐水性，三官能團氮丙啶交聯劑可在常溫下就與聚乙烯醇反應，這大大降低了生產成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種防水石墨烯/聚乙烯醇抗靜電涂層的簡便制備方法。制備過程中，首先稱取一定量的粒狀聚乙烯醇溶于去離子水，之后加入三官能團氮丙啶交聯劑攪拌充分反應，加入羧甲基纖維素鈉加熱使其溶解至澄清透明，最后將石墨烯漿料和少量的氫氧化鈉加入前面的溶液中，超聲分散一定時間。分散均勻后，將制備好的石墨烯分散液涂覆于基材上，或自然干燥，或在烘箱中固化。

本發明提供的防水石墨烯/聚乙烯醇抗靜電涂層的制備工藝過程，具體步驟是：

1)將粒狀的的聚乙烯醇加熱溶于去離子水中。

2)在步驟1的溶液中加入三官能團氮丙啶交聯劑，攪拌充分反應；

3)在步驟2的溶液中加入羧甲基纖維素鈉，加熱攪拌溶解至溶液澄清透明。

4)在步驟3的溶液中加入石墨烯漿料和氫氧化鈉，稍加攪拌后放入超聲機中超聲，得到石墨烯分散液；

5)把步驟4得到的石墨烯分散液用流延法涂覆到不同的基體上(PET，聚酰亞胺，玻璃板上等)；

6)自然干燥，得到涂覆于基底上的石墨烯抗靜電涂層。