一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料，所述高浓度抗盐雾石墨烯浆料石墨烯含量15‑30%。本发明专利技术还提供一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料的制备方法，包括膨润土的改性步骤、石墨烯‑膨润土复合变性浆料步骤、石墨烯‑膨润土复合变性浆料的增强步骤、混合步骤，本发明专利技术制备的高浓度抗盐雾石墨烯浆料，通过将膨润土进行改性，改性后的膨润土具有更多的孔道，经BET法测试，改性后的膨润土比表面积提高了30‑50%，从而使一定质量的膨润土可以吸附更多的石墨烯，石墨烯浆料中石墨烯浓度提升至15%以上，因此使制备的石墨烯浆料具有更好的抗盐雾性能，在涂膜厚度80μm的情况下，耐盐雾时长≥为6500h。

【技术实现步骤摘要】
一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料及其制备方法
本专利技术涉及一种石墨烯浆料及其制备方法，尤其涉及一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料及其制备方法。
技术介绍
石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键，并有如下的特点:碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10-10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似)，因而具有优良的导电和光学性能。由于石墨烯的高导电性质，具有较高的电子迁移性，因此，石墨被广泛用于海洋装备、高盐雾、高腐蚀等环境下的涂料使用，以发挥更好的阴极保护作用，提高涂料的抗腐蚀作用，但是石墨烯应用于涂料中还面临以下的技术问题，石墨烯含量较少的防腐涂料防腐效果不明显，石墨烯含量较高的防腐涂料，容易引起石墨烯的团聚，围绕以上技术问题，现有技术中展开了大量的研究，例如专利号为CN201811237808.6，公开了一种环氧富锌涂料用改性石墨烯浆料及其制备方法，主要是采用改性石墨烯添加到制备的石墨烯浆料中，使制备的石墨烯浆料具有更好的柔韧性和耐冲击性及更好的耐腐蚀性，但是很明显，采用石墨烯化学改性，势必干扰或一定程度上破坏π-π的完整性，从而降低或失去本征态石墨烯的优异性能。而为了提高石墨烯浆料的导电性能，一般采用在石墨烯浆料中添加高浓度石墨烯，但是由于石墨烯的高比表面积，石墨烯会发生不可逆的团聚现象，甚至重新排列回石墨结构，导致制备石墨烯的稳定分散十分困难，现有技术一般石墨烯含量最高为10%左右，而制备高浓度的石墨烯重防腐具涂料制备关键技术就是石墨烯的分散问题，而常规解决石墨烯分散性的主要方法是在石墨烯浆料中加入大量的分散剂，而大量分散剂的加入又降低了石墨烯浆料的附着性能，缩短了石墨烯浆料的防腐时间，因此，专利技术一种高浓度抗盐雾又具有良好分散性、具有良好附着性能的石墨烯浆料是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的专利技术目的是：（1）提供一种高浓度且分散稳定性能好的石墨烯浆料。（2）制备的石墨烯浆料具有良好的附着性能。（3）大幅度提升制备的石墨烯浆料的抗盐雾性能。（4）提高制备的石墨烯浆料的成膜速度。为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料，石墨烯含量15-30%；随着石墨烯浓度的提升，其耐盐雾时长呈现正向变化，当石墨烯浓度达到35%时，浆料形态发生变化，呈现粘流态，难以工业应用，优选15-30%。优选的，所述高浓度抗盐雾石墨烯浆料，包括以下组份：石墨烯15-30%、改性膨润土15-20%、分散剂0.5-1.5%、粘接组份15-25%、增强剂3-5%、成膜剂1-3%、剩余为溶剂组份；所述石墨烯层数为1-15层，尺寸为500-800μm；所述溶剂组份为：异丙醇、碳酸二甲酯、丁醇、二甲苯、松油醇、戊二酸二甲酯中的一种或几种；所述分散剂为聚四氟乙烯、乙撑基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、吐温、十二烷基苯磺酸钠、羟乙基纤维素、聚丙二醇、硬脂酸铵、椰油酰胺丙基甜菜碱的一种或几种；所述粘接组份为：环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、醇酸树脂、聚酮树脂的一种或多种；所述高浓度抗盐雾石墨烯浆料的制备方法，包括以下步骤：S1：膨润土的改性：通过先对膨润土进行改性，制成改性膨润土；使改性后的膨润土产生更多的内部孔道和网络结构，大幅度提高膨润土的比表面积和吸附能力，以提高和改善一定质量情况下浆料中石墨烯的含量和浓度。S2：石墨烯-膨润土复合变性浆料步骤：将石墨烯与改性膨润土、分散剂、溶剂混合，制成石墨烯-膨润土复合变性浆料；石墨烯-膨润土复合变性浆料的制备可以使更多的石墨烯均匀、紧密、稳定的吸附于膨润土的表面，形成相对稳定的吸附网络结构形态；由于增加了石墨烯的含量，因此石墨烯浓度进一步提升且浆料稳定性增强，大幅度提高了制备的石墨烯浆料的抗盐雾性能和浆料的稳定性。S3：石墨烯-膨润土复合变性浆料的增强步骤：最后通过在石墨烯-膨润土复合变性浆料中增加增强剂；提高制备的石墨烯浆料的附着性能；S4：混合步骤：将增强后的石墨烯-膨润土复合变性浆料与溶剂、成膜活化剂混合，制成高浓度抗盐雾石墨烯浆料；显著提升石墨烯浆料的成膜速度。进一步的，所述膨润土改性步骤包括：将市购膨润土加入浓度10-20%、温度15-20℃的氢氧化钠溶液中，700-1000r/min分散搅拌20-50min，然后置于压力容器中，加热至70-120℃，加热反应时间为30-60min；加热反应完成后，抽滤质量至膨润土原料1.5-2倍，降至室温，加入过量醋酸至pH值为3-4，搅拌30-60min后加入碱中和至中性，最后加入改性剂和碳酸二甲酯，升温至50-70℃，混合研磨至粒径≤30μm，得膨润土改性浆料，将制备的膨润土改性浆料抽滤烘干，得改性膨润土；所述市购膨润土比表面积700-800m2/g，粒度220-260目，密度3.2-3.5g/cm3;所述改性剂包括羟基乙叉二膦酸、四氢苯酐、木钠、异辛酸钙；所述改性剂中羟基乙叉二膦酸、四氢苯酐、木钠、异辛酸钙的质量比为：3-5:12-15:20-35：5-8；采用BET法测试，改性后的膨润土内部孔道明显增多，比表面积提高了30-50%，大幅度提升了一定质量的膨润土的吸附和分散能力。进一步的，所述石墨烯-膨润土复合变性浆料制备步骤包括：将制备的膨润土改性与石墨烯、分散剂、溶剂混合，制成石墨烯-膨润土复合变性浆料；所述混合采用1500-2000r/min搅拌混合30-40min；所述混合温度为40-60℃；通过石墨烯-膨润土复合变性浆料的制备可以使更多的石墨烯均匀、紧密、稳定的吸附于膨润土的表面，形成相对稳定的网络结构形态。进一步的，所述石墨烯-膨润土复合变性浆料的增强步骤包括：按照质量份数先将粘接组份倒入混合设备中，然后加入制备的石墨烯-膨润土复合变性浆料、增强剂，在1500-2000r/min转速下继续进行分散，分散至粒径30μm以下；所述增强剂包括硬脂酸钡、水溶性氮酮、气相二氧化硅、端乙烯基硅油；所述增强剂中，硬脂酸钡、水溶性氮酮、气相二氧化硅、端乙烯基硅油的质量比为2-5:5-10:0.5-2:20-30；所述水溶性氮酮粘度16.0-18.0mm2/s；所述气相二氧化硅比表面积450±20m2/g；所述端乙烯基硅油粘度160-200mm2/s；变性浆料中的其他成份均为市购，没有特殊要求，可以根据实际情况使用。增强剂的加入可以明显提升本专利技术制备的石墨烯浆料的附着力及耐冲击性能。进一步的，所述混合步骤包括：将增强后的石墨烯-膨润土复合变性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料，其特征在于：所述高浓度抗盐雾石墨烯浆料石墨烯含量15-30%。/n

【技术特征摘要】
1.一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料，其特征在于：所述高浓度抗盐雾石墨烯浆料石墨烯含量15-30%。


2.根据权利要求1所述的一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料，其特征在于：还包括以下组份：石墨烯15-30%、改性膨润土15-20%、分散剂0.5-1.5%、粘接组份15-25%、增强剂3-5%、成膜剂1-3%、剩余为溶剂组份。


3.根据权利要求1所述的一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：
S1：膨润土的改性步骤：通过对膨润土进行改性，制成改性膨润土；
S2：石墨烯-膨润土复合变性浆料步骤：将石墨烯与改性膨润土、分散剂、溶剂混合，制成石墨烯-膨润土复合变性浆料；
S3：石墨烯-膨润土复合变性浆料的增强步骤：通过在石墨烯-膨润土复合变性浆料中增加增强剂；
S4：混合步骤：将增强后的石墨烯-膨润土复合变性浆料与溶剂、成膜活化剂混合，制成高浓度抗盐雾石墨烯浆料。


4.根据权利要求3所述的一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料的制备方法，其特征在于：所诉膨润土改性步骤包括：将所述市购膨润土加入浓度10-20%、温度15-20℃的氢氧化钠溶液中，700-1000r/min分散搅拌20-50min，然后置于压力容器中，加热至70-120℃，加热反应时间为30-60min；加热反应完成后，抽滤质量至膨润土原料1.5-2倍，降至室温，加入过量醋酸至pH值为3-4，搅拌30-60min后加入碱中和至中性，最后加入改性剂和碳酸二甲酯，升温至50-70℃，混合研磨至粒径≤30μm，得膨润土改性浆料，将制备的膨润土改性浆料抽滤烘干，得改性膨润土。


5.根据权利要求4所述的一种高浓度抗盐雾石墨烯浆料的制备方法，其特征在于：所述改性剂包括羟基乙叉二膦酸、四氢苯酐、木钠、异辛酸钙；所述改性剂中羟基乙叉二膦酸、四氢苯酐、木钠、异辛酸钙的质量比为：3-5:12-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎石，刘逸新，李震，
申请(专利权)人：上海帕吉索纳米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31