利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层及其合成方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层及其合成方法和应用，将石墨烯三维聚集体研磨得到的黑色粉末、粘结剂和溶剂混合得到一种均匀分散的分散液；将此分散液涂覆于不同的基底(包括但不限于玻璃、打印纸、镍网、铁片、锡箔纸、钢板)可以使这些亲水表面全部转化为超疏水的表面。与现有技术相比，本发明专利技术制备过程简单，适用性强，可以把不同粗糙程度的表面转化为超疏水的表面。并且制备过程绿色环保，无任何毒副产物生成。

Superhydrophobic coating prepared by three-dimensional polymerization of graphene and synthesis method and application thereof

The invention relates to a three-dimensional aggregates by using graphene prepared superhydrophobic coatings and synthetic methods and application of graphene 3D aggregates obtained grinding black powder and binder and solvent to obtain the dispersion of a uniformly dispersed; the dispersion is coated on different substrates (including but not limited to, glass printing paper, iron, nickel, tin foil, steel) can make these hydrophilic surfaces into super hydrophobic surface. Compared with the prior art, the preparation process of the invention is simple and the applicability is strong, and the surface with different roughness can be transformed into a superhydrophobic surface. And the preparation process is green and free of any toxic by-products.

【技术实现步骤摘要】
利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层及其合成方法和应用
本专利技术属于纳米复合材料领域，具体涉及一种利用石墨烯三维聚集体制备超疏水涂层使不同表面(包括但不限于玻璃、打印纸、镍网、铁片、锡箔纸、钢板)转化为超疏水表面的合成方法。
技术介绍
超疏水材料，即表面与水的接触角大于150°的材料。超疏水的现象在自然界中随处可见，是生物进化发展过程中形成的，例如荷叶的表面，水黾和苍蝇的腿等。超疏水的材料由于其特殊的性质，在很多方面都有广阔的应用前景，譬如船的自清洁涂料、自清洁挡风玻璃、油水分离膜等。构建超疏水的材料一般有两种方法：一种是自上而下的合成，主要是一些相对较平整的表面构建微米或者纳米级别的结构，一般是利用结构导向纳米涂覆、平板印刷刻画、等离子体或者激光刻蚀或者化学刻蚀等方法；而对于那些本身表面就凹凸不平的来说，自下而上的合成方法比较合适。主要是化学或者电化学沉积方法、溶胶凝胶法、自组装等。虽然对于超疏水材料的构建已经研究了很长时间，但是上述方法都有一些缺点。比如构建方法复杂，不具有普适性，对于各种酸碱等腐蚀性条件的耐受性不好等。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层及其合成方法和应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层，其特征在于，该超疏水涂层包括以下重量份的组分：石墨烯三维聚集体粉末1～10重量份、粘结剂5～15重量份、和溶剂90～100重量份。所述的石墨烯三维聚集体粉末是将双氰胺和葡萄糖胺质量比40:1～20:1混匀，于氮气马弗炉中在700～1000℃下煅烧一小时，升温速率2℃min-1，将得到的石墨烯三维聚集体研磨得到的黑色粉末。所述的粘结剂是聚合物，包括但不限于Nafion溶液或无机树脂，所述的无机树脂是甲基三甲氧基硅氧烷和ludox球按体积比0.025混合的混合物。所述的溶剂包括水或乙醇。一种利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层的合成方法，其特征在于，按重量份将石墨烯三维聚集体粉末1～10、粘结剂5～15重量份、和溶剂90～100重量份混合得到均匀分散的分散液即为超疏水涂层。一种利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层的应用，其特征在于，将所述超疏水涂层涂覆在表面亲水的物体表面，使这些亲水的表面全部转化为超疏水的表面。所述的表面亲水的物体包括但不限于玻璃、打印纸、镍网、铁片、锡箔纸或钢板。所获得的超疏水的表面的接触角都在150°以上。本专利技术提出了一种可以利用石墨烯三维聚集体制备超疏水涂层合成方法。方法简单异性，绿色环保，安全，适用范围广。所制备的涂层，可以使包括但不限于玻璃、打印纸、镍网、铁片、锡箔纸、钢板等材料的粗糙程度不同表面全部转化为超疏水的表面，接触角都在150°以上。本专利技术所制备的涂层具有超疏水的原因是石墨烯三维聚集体具有超吸的性质，在其表面吸附了一层空气层。与现有的技术相比，本专利技术以石墨烯为骨架构建的涂层材料，通过简单的涂覆就可以是各种亲水表面转变为超疏水的表面，具有简单易行，适用面广等优点。附图说明图1为合成的涂层的照片；图2为玻璃、打印纸、镍网涂覆涂层之后的接触角数据。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、Nafion溶液、水混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于玻璃材料的表面，使其转化为超疏水表面。如图1所示，本专利技术得到的涂层是一个黑色均一稳定的分散液。如图2所示，涂覆之后得到的表面(玻璃、打印纸、镍网)，尽管基底不同，但是他们都是超疏水的表面，接触角都大于150°。实施例2：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、Nafion溶液、乙醇混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于玻璃材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例3：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、无机树脂溶液、乙醇混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于玻璃材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例4：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、Nafion溶液、水混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于打印纸材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例5：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、Nafion溶液、水混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于镍网材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例6：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、Nafion溶液、水混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于铁片材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例7：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、Nafion溶液、水混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于锡箔纸材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例5：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、Nafion溶液、水混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于钢板材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例9：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、无机树脂溶液、乙醇混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于打印纸材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例10将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、无机树脂溶液、乙醇混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于镍网材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例11：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、无机树脂溶液、乙醇混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于铁片材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例12：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、无机树脂溶液、乙醇混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于锡箔纸材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例13：将石墨烯三维聚集体研磨，把其粉末、无机树脂溶液、乙醇混合得到一个混合均匀的涂层将其涂覆于钢板材料的表面，使其转化为超疏水表面。实施例14将双氰胺和葡萄糖胺质量比20:1～40:1混匀，于氮气马弗炉中在700～1000℃下煅烧一小时，升温速率2℃min-1，将得到的石墨烯三维聚集体研磨得到的黑色粉末。将石墨烯三维聚集体粉末1～10重量份、粘结剂5～15重量份、和溶剂90～100重量份，混合得到均匀分散的分散液即为超疏水涂层。将所述超疏水涂层涂覆在玻璃表面，使这些亲水的表面全部转化为超疏水的表面，所获得的超疏水的表面的接触角都在150°以上。所述的粘结剂是甲基三甲氧基硅氧烷和ludox球按体积比0.025混合的混合物)。实施例15将双氰胺和葡萄糖胺质量比40:1～20:1混匀，于氮气马弗炉中在700～1000℃下煅烧一小时，升温速率2℃min-1，将得到的石墨烯三维聚集体研磨得到的黑色粉末。将石墨烯三维聚集体粉末1～10、Nafion溶液5～15重量份、和乙醇90～100重量份，混合得到均匀分散的分散液即为超疏水涂层。将所述超疏水涂层涂覆在打印纸表面，使打印纸表面全部转化为超疏水的表面，所获得的超疏水的表面的接触角都在150°以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层，其特征在于，该超疏水涂层包括以下重量份的组分：石墨烯三维聚集体粉末1～10重量份、粘结剂5～15重量份、和溶剂90～100重量份。

【技术特征摘要】
1.一种利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层，其特征在于，该超疏水涂层包括以下重量份的组分：石墨烯三维聚集体粉末1～10重量份、粘结剂5～15重量份、和溶剂90～100重量份。2.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层，其特征在于，所述的石墨烯三维聚集体粉末是将双氰胺和葡萄糖胺质量比40:1～20:1混匀，于氮气马弗炉中在700～1000℃下煅烧一小时，升温速率2℃min-1，将得到的石墨烯三维聚集体研磨得到的黑色粉末。3.根据权利要求1所述的一种利用石墨烯三维聚集体制备的超疏水涂层，其特征在于，所述的粘结剂是聚合物，包括但不限于Nafion溶液或无机树脂，所述的无机树脂是甲基三甲氧基硅氧烷和ludox球按体积比0.025混...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新昊，吕利冰，柯文瑜，张兵，王梦影，赵数煜，陈接胜，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31