石墨烯在水性涂料中应用

时间：2022-02-11作者：杭州浩达超声设备有限公司浏览：429

水性涂料是我国倡导发展趋势的绿色环保型涂料，但一些特性尚不到相对应的溶液型涂料，危害其发展趋势。石墨烯具备与众不同特性，可改进水性涂料特性，推动其发展趋势，给涂料工作人员产生新的希望。石墨烯在涂料中运用较先是改性溶液型涂料，但用以改性水性涂料也是有显著进度。改性方式可以用共混法复合型改性，也可以用原点缩聚和胶体溶液-疑胶技术性复合型法改性，还可以用硅烷偶联剂装饰，与此同时推行不一样的作用改性。

1 用钛酸酯硅烷偶联剂装饰水分散化改性石墨烯

按通用性方式将高纯石墨做成空气氧化石墨烯，向氧化石墨烯分散化液内各自添加钛酸酯和水合肼，在水浴加热法下产生反映，使空气氧化石墨烯复原并与此同时嫁接法上钛酸酯硅烷偶联剂分子结构。将得到的溶液开展后处理工艺和真空干燥机，获得粉状改性石墨烯。

因为钛酸酯硅烷偶联剂对空气氧化石墨烯开展了表层装饰，不会再造成团圆，故石墨烯水份散体可靠性高，可长期存储，合适用以复合材质及镀层原材料的制取。制备加工工艺简单，生产制造高效率，生产过程和商品均能合乎环境保护规定。

2 石墨烯与基材环氧树脂共混复合型水性涂料

2.1 水性导电性涂料

石墨烯/聚氨酯树脂复合型水性导电性涂料。用Hummers法制取空气氧化石墨烯，经二步**化学氢化铝锂获得**分子装饰的石墨烯溶液，添加聚脂、改性剂和偶联剂、金属催化剂，经液体共混，制取获得水性导电性石墨烯涂料。该涂料具备高导电率能和物理性能，可使用于磁屏蔽、防静电、防腐蚀、排热、耐磨损及电子电路等行业，具备普遍的使用使用价值。

2.2 石墨烯改性水性环氧树脂胶耐磨损夹层玻璃涂料

石墨烯改性的耐磨损水性夹层玻璃涂料由两成分构成，**组分成基材涂膜物，*二组分成环氧固化剂。在其中**成分包含改性环氧树脂胶20%～40%、改性剂0.5%～7%、空气氧化石墨烯0.1%～5%、硅烷偶联剂1%～2%，其他为水（均为质量浓度）；*二成分是丙烯胺环氧固化剂。在应用前将两成分混和，在其中*二成分占混合物质质量浓度的3%～30%。该涂料具备强度高、耐磨性能好、与夹层玻璃底材感染力与粘合力强、耐潮、耐乙酸乙酯性好，且合乎环境保护规定。此外制取方式简单，具备关键的商业化的运用使用价值。

2.3 石墨烯改性丙烯酸树脂高聚物混凝土防潮涂料

用Hummers法制取的空气氧化石墨烯添加丙烯酸树脂类高聚物保湿乳液中，添加采用的改性剂，按占比添加混凝土，拌和分散化，做成空气氧化石墨烯改性的高聚物混凝土防潮涂料。该涂料明显提升了丙烯酸树脂类高聚物保湿乳液涂膜的抗压强度；提升了耐水性；除此之外，空气氧化石墨烯丰富多彩的含氧量官能团异构可以调整混凝土水化物质结晶的生长发育，提升其抗压强度和延展性。故空气氧化石墨烯改性的高聚物混凝土防潮涂料具备较好的耐用性、抗渗等级性及其物理学物理性能，应用前景宽阔。

2.4 石墨烯改性聚氨酯胶粘剂复合型水性涂料

2.4.1 石墨烯/水性聚氨酯材料纳米技术复合型保湿乳液

将真空泵脱干的丁腈胶（N210）和TDI反映制取聚氨酯材料预聚体，添加二羟甲基己酸引进亲水性羧基，加三乙胺中合盐基化，添加空气氧化石墨烯溶液、去离子水和乙二胺开展乳化反应，蒸馏出甲苯后，滴入维他命C饱和溶液开展原点钝化反应，获得石墨烯/水性聚氨酯材料纳米技术复合型**乳胶环氧树脂。该**乳胶环氧树脂可使用于静电感应安全防护、防腐蚀镀层、工程建筑涂料等行业，本产品加工工艺简单、环境保护、合适大规模生产。

2.4.2 石墨烯/TiO2复合材质改性水性聚氨酯材料抑菌涂料

纳米技术TiO2做为催化氧化纳米复合材料的一种，有抑菌杀菌功效，但它针对能见光消化率较低，金纳米颗粒趋于集聚，大幅度降低了其杀菌功效。在含纳米技术TiO2抑菌涂料中，引进5%下列的石墨烯，明显增强涂料对能见光消化率，并加强纳米技术TiO2的光催化剂的活性和抑菌、杀菌工作能力，使改性后的水性聚氨酯材料在抑菌杀菌综合型能层面有较大提升。而且有着较好的外表特性、耐水性和物理性能。

3 石墨烯/聚氨酯材料原点汇聚的水性导电性涂料

石墨烯对比传统的的碳系导电性填充料（碳黑、高纯石墨、纳米碳管、碳纤维材料等）具备更为出色的导电率及物理性能。

用二元胺对空气氧化石墨烯开展氨基化改性，后用**化学复原修复石墨烯的共轭导电性管理体系，运用石墨烯表层的—NH与—NCO封端水性聚氨酯材料原点汇聚，制取含石墨烯的水性聚氨酯材料导电性涂料。

该导电涂料具备防电磁辐射、防静电、耐腐蚀、耐磨损等特点，可用以纤维材料、金属复合材料、纺织原料表层等层面。

4 用胶体溶液-疑胶技术性制取改性石墨烯/水性聚氨酯材料纳米技术复合型涂料

中国科大Xin Wang等于2012年在《Su ** ce& Coatings Technology》上刊登了她们的研究分析毕业论文：用胶体溶液-疑胶技术性制取改性石墨烯/水性聚氨酯材料复合型纳米技术涂料，分3一部分：

（1）氯硅烷改性石墨烯纳米技术塑料薄膜制取。用Hummers法制取空气氧化石墨烯（GO），随后对GO水份散体用水合肼**化学转变成GNS，再用DCC（N,N-二环己基碳化二亚胺）和3-羟基丙基三乙氧基氯硅烷（APTES）作用改性，用**音波分散化1 h，在70 ℃下拌和反映24 h，经后处理工艺获得APTES作用改性的石墨烯纳米膜f-GNS。

（2）氯硅烷APTES封端水性聚氨酯材料（WPU）制取。用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚空气氧化丙二醇、一缩二乙二醇和三羟甲基丙烷混和聚醚多元醇生成PU预聚物，再和二羟甲基己酸反映，随后加APTES反映，获得APTES封端水性聚氨酯材料（WPU），产出率86.3%，数均相对分子质量28 600（GPC测量）。

（3）胶体溶液-疑胶技术性制取f-GNS/WPU纳米技术复合型涂料。依靠**音波将f-GNS粉末状分散化在去离子水中做成混液，将APTES封端WPU添加在其中一起混和，用三乙胺调整pH值，做成f-GNS/WPU纳米技术复合型涂料。

5 结 语

5.1 石墨烯具备与众不同特性，产品研发风潮在全世界凸起

石墨烯是当今社会发觉的“至薄”的晶体材料，薄厚仅有1个碳原子，也是“至坚”原材料之一，并具备高导电率、高传热性。预测分析在**航空、宇宙空间检测、深海开发设计、*科技、社会经济各层面有着无法估量的应用前景，科学研究风潮在全世界凸起，中国也发展不错，发展趋势较快。

5.2 石墨烯在改性涂料特性层面展现了新的市场前景

对石墨烯在导电性、防腐蚀、阻燃性、传热和强度等作用涂料里都具备十分诱惑的潜在性市场前景。

石墨烯与各种各样涂料环氧树脂根据物理学共混、原点缩聚和胶体溶液-疑胶技术性等法复合型；或用硅烷偶联剂装饰，或选用原点汇聚等加工工艺。这种加工工艺在改性水性涂料中都确认行得通，且特性改善显著。水性涂料经石墨烯改性，其特性有希望“更上一层楼”，其进一步发展趋势未来可期。


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