一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料及制法制造技术

本发明专利技术涉及防腐技术领域，且公开了一种防腐性的石墨烯‑聚苯胺协同改性壳聚糖材料，通过化学共价键修饰，使石墨烯高度分散在壳聚糖的基体中，减少了石墨烯的团聚，形成三维连续阻隔层，延长和隔断了腐蚀介质的扩散路径，减缓和阻隔了腐蚀介质的传输，提高了材料的化学防腐性能，过硫酸铵的引发作用下，苯胺与壳聚糖的活性游离氨基原位聚合，使聚苯胺接枝到壳聚糖基体中，改善了聚苯胺与壳聚糖的界面相容性，聚苯胺在质子掺杂酸全氟辛酸的作用下，表现出优异的导电性，与导电性能优异的石墨烯连接形成三维导电网络，提高了电化学防腐性能。

【技术实现步骤摘要】
一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料及制法
本专利技术涉及防腐
，具体为一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料及制法。
技术介绍
腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀主要是水、空气等环境介质对金属产生的破坏，当化学腐蚀产生的腐蚀物质不稳定，与金属材料结合不牢固，会产生脱落，导致金属材料进一步造成腐蚀破坏，电化学腐蚀是金属材料与电解质溶液产生电化学作用而引起的破坏，通常腐蚀过程中有腐蚀电流产生，为了解决腐蚀对金属材料造成的破坏，通常需要加入防腐涂料等，抑制金属材料的腐蚀过程。传统的防腐材料主要有环氧树脂、丙烯酸树脂等，壳聚糖具有化学性质稳定、生物相容性良好、成膜性优良，在抗菌材料、包装材料、化妆品、生物医疗等方面具有广泛的研究和应用，为了进一步提高防腐性等综合性能，需要对壳聚糖进行改性，以拓展壳聚糖的实际使用和应用领域，聚苯胺具有高度离域电子，电子转移能力较强，从而表现出良好的电化学防腐蚀性能，因此可以用聚苯胺对壳聚糖进行改性，提高材料的防腐性能。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料及制法，具有良好的电化学防腐和化学防腐性能。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料，所述防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料的制备方法如下：(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和氧化石墨烯，超声分散后，再加入马来酸酐，在恒温水浴锅中，加热至70-90℃，搅拌反应1-3h，离心分离除去溶剂，去离子水和乙醇洗涤并干燥，得到羧基化石墨烯。(2)向反应瓶中加入去离子水和壳聚糖，加入醋酸溶液直至壳聚糖溶解，再加入羧基化石墨烯，超声分散后加入催化剂和活化剂，在氮气氛围中搅拌反应6-12h，加入氢氧化钠溶液直至有大量沉淀析出，过滤溶剂、使用去离子水洗涤并干燥，得到石墨烯修饰壳聚糖。(3)向反应瓶中加入质量分数为3-6％的醋酸溶液和石墨烯修饰壳聚糖，超声分散后加入苯胺和质子掺杂酸全氟辛酸，搅拌均匀后滴加引发剂过硫酸铵溶液，搅拌反应2-4h，加入氢氧化钠溶液直至有大量沉淀析出，过滤溶剂、使用去离子水和丙酮洗涤并干燥，得到石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖。(4)向反应瓶中加入质量分数为3-6％的醋酸溶液和石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖，搅拌均匀后加入交联剂戊二醛，搅拌反应2-4h，再加入增塑剂丙三醇，将溶液倒入模具中，真空脱泡、固化成膜，得到防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料。优选的，所述步骤(1)中的氧化石墨烯和马来酸酐的质量比为1:25-35。优选的，所述步骤(1)中的恒温水浴锅包括水浴槽，水浴槽上方活动连接有保温盖板，水浴槽内部固定连接有加热片，水浴槽底部固定连接有底座，底座上方设置有移动板，移动板上方设置有卡板，卡板内部设置有大反应瓶和小反应瓶。优选的，所述步骤(2)中的催化剂为4-二甲氨基吡啶，活化剂为二环己基碳二亚胺，其中壳聚糖、羧基化石墨烯、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺的质量比为100:0.2-0.5:0.5-2:2-8。优选的，所述步骤(3)中的石墨烯修饰壳聚糖、苯胺、质子掺杂酸全氟辛酸、过硫酸铵的质量比为100:20-60:120-360:50-150。优选的，所述步骤(4)中的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖、戊二醛，和丙三醇的质量比为100:300-400:35-55。附图说明图1是恒温水浴锅结构示意图；图2是卡板俯视示意图；图3是移动板调节示意图。1-恒温水浴锅；2-水浴槽；3-保温盖板；4-加热片；5-底座；6-移动板；7-卡板；8-大反应瓶；9-小反应瓶。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料，通过氧化石墨烯的羟基与马来酸酐进行开环反应，得到羧基化石墨烯，表面含有更加丰富的羧基，在4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺的活化作用下，大量的羧基很容易与壳聚糖部分的氨基进行酰胺化反应，得到壳聚糖接枝石墨烯，通过化学共价键修饰，使石墨烯高度分散在壳聚糖的基体中，减少了石墨烯的团聚，分散均匀的石墨烯形成三维连续阻隔层，延长和隔断了水、空气、酸等腐蚀介质的扩散路径，从而减缓和阻隔了腐蚀介质的传输，提高了壳聚糖材料的化学防腐性能。该一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料，在过硫酸铵的引发作用下，苯胺与壳聚糖的活性游离氨基原位聚合，从而使聚苯胺接枝到壳聚糖基体中，改善了聚苯胺与壳聚糖的界面相容性，得到石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖，聚苯胺在质子掺杂酸全氟辛酸的作用下，表现出优异的导电性，与导电性能优异的石墨烯连接形成三维导电网络，从而提高了电化学防腐性能，使改性壳聚糖材料表现出良好的化学防腐功能和电化学防腐功能。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料，制备方法如下：(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和氧化石墨烯，超声分散后，再加入马来酸酐，两者质量比为1:25-35，在恒温水浴锅中，恒温水浴锅包括水浴槽，水浴槽上方活动连接有保温盖板，水浴槽内部固定连接有加热片，水浴槽底部固定连接有底座，底座上方设置有移动板，移动板上方设置有卡板，卡板内部设置有大反应瓶和小反应瓶，加热至70-90℃，搅拌反应1-3h，离心分离除去溶剂，去离子水和乙醇洗涤并干燥，得到羧基化石墨烯。(2)向反应瓶中加入去离子水和壳聚糖，加入醋酸溶液直至壳聚糖溶解，再加入羧基化石墨烯，超声分散后加入催化剂4-二甲氨基吡啶和活化剂二环己基碳二亚胺，其中壳聚糖、羧基化石墨烯、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺的质量比为100:0.2-0.5:0.5-2:2-8，在氮气氛围中搅拌反应6-12h，加入氢氧化钠溶液直至有大量沉淀析出，过滤溶剂、使用去离子水洗涤并干燥，得到石墨烯修饰壳聚糖。(3)向反应瓶中加入质量分数为3-6％的醋酸溶液和石墨烯修饰壳聚糖，超声分散后加入苯胺和质子掺杂酸全氟辛酸，搅拌均匀后滴加引发剂过硫酸铵溶液，其中石墨烯修饰壳聚糖、苯胺、全氟辛酸和过硫酸铵的质量比为100:20-60:120-360:50-150，搅拌反应2-4h，加入氢氧化钠溶液直至有大量沉淀析出，过滤溶剂、使用去离子水和丙酮洗涤并干燥，得到石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖。(4)向反应瓶中加入质量分数为3-6％的醋酸溶液和石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖，搅拌均匀后加入交联剂戊二醛，搅拌反应2-4h，再加入增塑剂丙三醇，其中石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖、戊二醛，和丙三醇的质量比为100:300-400:35-55，将溶液倒入模具中，真空脱泡、固化成膜，得到防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料。实施例1(1)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂和氧化石墨烯，超声分散后，再加入马来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料，其特征在于：所述防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料的制备方法如下：/n(1)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入氧化石墨烯，超声分散后，再加入马来酸酐，在恒温水浴锅中，加热至70-90℃，搅拌反应1-3h，离心分离、洗涤并干燥，得到羧基化石墨烯；/n(2)向去离子水中加入壳聚糖，加入醋酸溶液直至壳聚糖溶解，再加入羧基化石墨烯，超声分散后加入催化剂和活化剂，在氮气氛围中搅拌反应6-12h，沉淀析出、过滤溶剂、洗涤并干燥，得到石墨烯修饰壳聚糖；/n(3)向质量分数为3-6％的醋酸溶液中加入石墨烯修饰壳聚糖，超声分散后加入苯胺和质子掺杂酸全氟辛酸，滴加引发剂过硫酸铵溶液，搅拌反应2-4h，沉淀析出、过滤、洗涤并干燥，得到石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖；/n(4)向质量分数为3-6％的醋酸溶液中加入石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖，加入交联剂戊二醛，搅拌反应2-4h，再加入增塑剂丙三醇，将溶液倒入模具中，真空脱泡、固化成膜，得到防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料，其特征在于：所述防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料的制备方法如下：
(1)向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入氧化石墨烯，超声分散后，再加入马来酸酐，在恒温水浴锅中，加热至70-90℃，搅拌反应1-3h，离心分离、洗涤并干燥，得到羧基化石墨烯；
(2)向去离子水中加入壳聚糖，加入醋酸溶液直至壳聚糖溶解，再加入羧基化石墨烯，超声分散后加入催化剂和活化剂，在氮气氛围中搅拌反应6-12h，沉淀析出、过滤溶剂、洗涤并干燥，得到石墨烯修饰壳聚糖；
(3)向质量分数为3-6％的醋酸溶液中加入石墨烯修饰壳聚糖，超声分散后加入苯胺和质子掺杂酸全氟辛酸，滴加引发剂过硫酸铵溶液，搅拌反应2-4h，沉淀析出、过滤、洗涤并干燥，得到石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖；
(4)向质量分数为3-6％的醋酸溶液中加入石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖，加入交联剂戊二醛，搅拌反应2-4h，再加入增塑剂丙三醇，将溶液倒入模具中，真空脱泡、固化成膜，得到防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料。


2.根据权利要求1所述的一种防腐性的石墨烯-聚苯胺协同改性壳聚糖材料，其特征在于：所述步骤(1)中的氧化石墨烯和马来酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱建强，
申请(专利权)人：桐乡市吉曼尔信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33