一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料的制备方法，以石墨微粉为原料，采用湿化学氧化法制备得到氧化石墨烯分散液，然后经过滤清洗、超声粉碎和离心分离得到超亲水防雾化氧化石墨烯涂料。此外，本发明专利技术还公开了采用上述涂料制备超亲水防雾化氧化石墨烯涂层的方法。本发明专利技术工艺简单、成本低廉、绿色环保、操作条件易控，所获得的氧化石墨烯涂料性能优异、适用范围广，可应用于相对透明的如普通玻璃或有机透明载体，制备得到的超亲水防雾化氧化石墨烯涂层，具有超亲水、防雾化、强度高、耐久性长和高透光性等优良特性，有效解决了目前已有涂层防雾化效果以及耐久性差的问题，有利于促进超亲水技术的应用和发展。

【技术实现步骤摘要】
一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及涂层材料
，尤其涉及一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
固体表面的润湿性对基础研究和实际应用非常重要。近年来，超亲水性作为一种非常特殊的现象受到了人们的广泛关注。超亲水性表面是指与水的接触角＜5°的表面，其性能优异、应用广泛，可以实现表面自清洁、提高表面热交换效率等多种功能。特别地，由于超亲水性表面具有非常小的水接触角，因此当湿气或蒸汽冷凝在其表面形成微小水滴时，微小水滴就会迅速铺平，从而达到不影响镜面成像、能见度和载体透光率的防雾效果。因此，超亲水性表面具有良好的应用前景，近年来其研究和应用得到了迅猛发展。目前，现有技术超亲水表面的研究主要是基于TiO2超亲水涂层的制备研究，制备方法主要有溶胶-凝胶法、静电自组装技术、微等离子体氧化法、液相沉积法、化学气相沉积法和磁控溅射法等。然而，TiO2涂层现有的性能仍然远远不能满足社会应用的需求,如初始接触角较大、光谱响应范围较小、超亲水性不持久等，从而严重制约了TiO2涂层的应用范围；同时，目前现有技术超亲水涂层也普遍存在着防雾效果以及耐久性仍不理想的问题，因此研制和开发具有长效防雾功能、便利、耐久性好且成本低廉的新型防雾涂料及涂层具有重要的意义和必要性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料的制备方法，以获得性能优异的超亲水防雾化涂覆材料。本专利技术的另一目的在于提供利用上述制备方法制得的超亲水防雾化氧化石墨烯涂料，并应用该涂料制备得到具有超亲水、防雾化、强度高、耐久性长和高透光性等优良特性的超亲水涂层，以促进超亲水技术的应用和发展。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：本专利技术提供的一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)以粒径小于300目的石墨微粉为原料，采用湿化学氧化法制备得到氧化石墨烯分散液；(2)将所述氧化石墨烯分散液用去离子水稀释并过滤清洗，然后进行超声粉碎和离心分离，即得到超亲水防雾化氧化石墨烯涂料。进一步地，本专利技术所述氧化石墨烯涂料的浓度为0.1～0.2mg/ml。上述方案中，本专利技术所述步骤(2)中氧化石墨烯分散液首先用去离子水稀释，然后进行过滤清洗至中性，之后在300～600W下超声1～2小时，最后在10000～15000转/分下离心2～3小时，保留上层液体即为超亲水防雾化氧化石墨烯涂料。所述湿化学氧化法为施陶登迈尔(Staudenmaier)法、布罗迪(Brodie)法或哈姆斯(Hummers)法。本专利技术的另一目的通过以下技术方案予以实现：利用上述制备方法制得的超亲水防雾化氧化石墨烯涂料。本专利技术提供的应用上述氧化石墨烯涂料制备超亲水防雾化氧化石墨烯涂层的方法如下：采用旋涂法，将上述氧化石墨烯涂料涂覆在载体的单面或双面上，之后进行烘干，即得到氧化石墨烯涂层。上述方案中，本专利技术所述旋涂法的工艺要求为：在250～350转/分和3000～4000转/分下，分别处理20～30秒。所述载体为玻璃或有机透明载体。所述烘干温度为50～95℃，烘干时间为6～12小时。进一步地，本专利技术所述氧化石墨烯涂层的厚度为20～30nm，涂层水接触角为0～5°，优选为2.4～3.9°，表面压痕硬度＞4.5GPa。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术以石墨微粉为原料，工艺简单、成本低廉、绿色环保、操作条件易控，所获得的氧化石墨烯涂料性能优异、适用范围广，可应用于相对透明的如普通玻璃或有机透明载体，制备得到的超亲水防雾化氧化石墨烯涂层，具有超亲水、防雾化、强度高、耐久性长和高透光性等优良特性，有效解决了目前已有涂层防雾化效果以及耐久性差的问题，有利于促进超亲水技术的应用和发展。附图说明下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步的详细描述：图1是本专利技术实施例超亲水防雾化氧化石墨烯涂料及涂层的工艺流程示意图；图2是本专利技术实施例超亲水防雾化氧化石墨烯涂层防雾化效果对比图；图3是本专利技术实施例一超亲水防雾化氧化石墨烯涂层水接触角测试图；图4是本专利技术实施例超亲水防雾化氧化石墨烯涂层玻璃与原玻璃透光率对比图。具体实施方式实施例一：1、本实施例一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料的制备方法，如图1所示，其步骤如下：(1)以粒径为325目的石墨微粉为原料，采用Hummers法制备得到氧化石墨分散液；(2)取100ml上述氧化石墨分散液，首先加入100ml去离子水稀释，然后进行过滤清洗至中性，之后在300W下超声2小时，最后在15000转/分下离心2小时，保留上层液体，得到浓度为0.1mg/ml的超亲水防雾化氧化石墨烯涂料。2、如图1所示，本实施例应用上述氧化石墨烯涂料制备超亲水防雾化氧化石墨烯涂层的方法如下：采用旋涂法，在300转/分和3500转/分下，分别处理20秒，将上述氧化石墨烯涂料涂覆在普通玻璃载体的正面上，之后在95℃温度下烘干6小时，即得到涂覆有厚度为30nm的氧化石墨烯涂层的玻璃载体正面。对于玻璃载体反面的涂覆，重复上述方法即可。最终得到单面或双面涂覆超亲水防雾化氧化石墨烯涂层的玻璃载体。实施例二：1、本实施例一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料的制备方法，如图1所示，其步骤如下：(1)以粒径为400目的石墨微粉为原料，采用Staudenmaier法制备得到氧化石墨分散液；(2)取200ml上述氧化石墨分散液，首先加入100ml去离子水稀释，然后进行过滤清洗至中性，之后在600W下超声1小时，最后在10000转/分下离心3小时，保留上层液体，得到浓度为0.2mg/ml的超亲水防雾化氧化石墨烯涂料。2、如图1所示，本实施例应用上述氧化石墨烯涂料制备超亲水防雾化氧化石墨烯涂层的方法如下：采用旋涂法，在350转/分和4000转/分下，分别处理30秒，将上述氧化石墨烯涂料涂覆在普通玻璃载体的正面上，之后在85℃温度下烘干8小时，即得到涂覆有厚度为20nm的氧化石墨烯涂层的玻璃载体正面。对于玻璃载体反面的涂覆，重复上述方法即可。最终得到单面或双面涂覆超亲水防雾化氧化石墨烯涂层的玻璃载体。实施例三：1、本实施例一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料的制备方法，如图1所示，其步骤如下：(1)以粒径为400目的石墨微粉为原料，采用Brodie法制备得到氧化石墨分散液；(2)取50ml上述氧化石墨分散液，首先加入100ml去离子水稀释，然后进行过滤清洗至中性，之后在300W下超声2小时，最后在15000转/分下离心2小时，保留上层液体，得到浓度为0.1mg/ml的超亲水防雾化氧化石墨烯涂料。2、如图1所示，本实施例应用上述氧化石墨烯涂料制备超亲水防雾化氧化石墨烯涂层的方法如下：采用旋涂法，在250转/分和3000转/分下，分别处理20秒，将上述氧化石墨烯涂料涂覆在普通玻璃载体的正面上，之后在50℃温度下烘干12小时，即得到涂覆有厚度为30nm的氧化石墨烯涂层的玻璃载体正面。对于玻璃载体反面的涂覆，重复上述方法即可。最终得到单面或双面涂覆超亲水防雾化氧化石墨烯涂层的玻璃载体。本专利技术实施例所得涂层其水接触角的测试方法如下：采用自动接触角仪，测试涂层样品表面水接触角值。图3所示为实施例一涂层的水接触角测试图。本专利技术各实施例涂层测试得到的结果见表1。本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)以粒径小于300目的石墨微粉为原料，采用湿化学氧化法制备得到氧化石墨烯分散液；(2)将所述氧化石墨烯分散液用去离子水稀释并过滤清洗，然后进行超声粉碎和离心分离，即得到超亲水防雾化氧化石墨烯涂料。

【技术特征摘要】
1.一种超亲水防雾化氧化石墨烯涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)以石墨微粉为原料，所述石墨微粉的粒径小于与300目对应的粒度值，采用湿化学氧化法制备得到氧化石墨烯分散液；(2)将所述氧化石墨烯分散液用去离子水稀释并过滤清洗至中性，然后在300～600W下超声粉碎1～2小时，最后在10000～15000转/分下离心分离2～3小时，保留上层液体即得到浓度为0.1～0.2mg/mL的超亲水防雾化氧化石墨烯涂料。2.根据权利要求1所述的超亲水防雾化氧化石墨烯涂料的制备方法，其特征在于：所述湿化学氧化法为施陶登迈尔法、布罗迪法或哈姆斯法。3.利用权利要求1或2所述制备方法制得的超亲水防雾化...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡学兵，周健儿，于云，汪永清，梁健，常启兵，张小珍，
申请(专利权)人：景德镇陶瓷学院，
类型：发明
国别省市：江西;36