本发明专利技术属于杂化涂料技术领域，公开了一种具有防腐和超亲水特性的石墨烯杂化防腐涂层材料及其制备方法和应用；该材料包括A组分和B组分，其中，A组分为石墨烯/氨基改性杂化溶胶，B组分为植酸/环氧改性杂化溶胶；本发明专利技术是在植酸催化硅烷氧基水解缩合反应的基础上，进一步利用环氧基团和氨基基团进行反应制成了反应型双组分石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料，结合了无机部分的水解缩合和有机部分的化学反应完成涂层体系的可常温固化过程；所制备的涂层具有抗腐蚀、超亲水自清洁、高硬度、高附着力等多种特性功能，可广泛应用于医疗器械、卫浴材料、建筑、电器电子工业、机械工业、家庭用品等各种领域。各种领域。各种领域。
【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于杂化材料
，特别涉及一种具有防腐和自清洁特性的石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]超亲水功能表面，由于其特殊的表面浸润性，在建筑卫浴材料、生物医用材料、防污材料、油水分离、电器电子工业、机械工业、精细化工等领域具有良好的应用前景。
[0003]对于金属材料，控制金属腐蚀，并提高金属材料的功能性，有助于提到金属材料在不同领域的应用价值。以传统的五金卫浴产品为例，除了关注金属耐腐蚀性外，兼顾易清洁、美观环保等功能，成了新一代卫浴五金产品的新需求。超亲水功能表面，具有独特的自洁性能，若将超亲水功能表面应用于卫浴五金产品中，一方面有助于提高卫浴产品档次和附加值，另一方面，可以给人们带来全新、便利、舒适及环保的生活体验。除此之外，在医用金属材料方面，超亲水功能涂层可赋予材料较好的生物相容性、自洁、抗菌特性。由此可见，开发兼具防腐蚀和超亲水功能的金属表面涂层材料，具有重要的应用价值。目前，兼具超亲水和防腐蚀特性的金属涂层材料技术罕见报道。
技术实现思路
[0004]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种具有超亲水和防腐蚀特性的石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料。本专利技术涂层材料能够实现常温或加热固化、薄层厚度可调节、在微米级厚度即可获得抗腐蚀、自清洁、高硬度、高附着力等多种特性功能，同时具有可稳定贮存的优点。
[0005]本专利技术另一目的在于提供一种上述具有超亲水和防腐蚀特性的石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料的制备方法。本专利技术制备方法是在植酸催化硅烷氧基水解缩合反应的基础上，进一步利用环氧基团和氨基基团进行反应制成了反应型双组分石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料。本专利技术涂层材料结合了无机部分的水解缩合和有机部分的化学反应完成涂层体系的可常温固化过程。
[0006]本专利技术的目的通过下述方案实现：
[0007]一种石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料，其特征在于：包括质量比为0.1:1
‑
10:1的A组分和B组分，其中，A组分为石墨烯/氨基改性杂化溶胶，B组分为植酸/环氧改性杂化溶胶。
[0008]所述A组分由以下方法制备得到：把石墨烯、氨基硅烷、乙醇和水在室温搅拌均匀，加热反应，室温陈化，得到氧化石墨烯/氨基改性杂化溶胶；A组分制备反应体系中，所述氨基硅烷、乙醇、水和石墨烯的质量比为1：(1
‑
10)：(0.01
‑
0.5)：(0.01
‑
1)；所述加热反应为20
‑
60℃条件下反应1
‑
24h；所述陈化的时间优选为1
‑
48h。所述石墨烯为氧化石墨烯粉末、氧化还原石墨烯粉末的至少一种。
[0009]所述B组分由以下方法制备得到：把植酸改性硅烷溶液、环氧硅烷、硅烷前驱体、溶剂和水在室温搅拌均匀，加热反应，陈化，得到植酸/环氧改性杂化溶胶。B组分制备反应体
系中所述植酸改性硅烷溶液、环氧硅烷、硅烷前驱体、溶剂和水的质量比为1：(0.01
‑
5)：(0.01
‑
5)：(0.5
‑
10)：(0.01
‑
1)；所述加热反应为20
‑
60℃条件下反应1
‑
24h；所述陈化的时间优选为1
‑
48h。
[0010]所述植酸改性硅烷溶液由以下方法制备得到：把植酸、环氧硅烷、乙醇混合，在50
‑
80℃条件下加热回流反应1
‑
24h，得到植酸改性硅烷溶液；植酸改性硅烷溶液制备反应体系中所述植酸与环氧硅烷的摩尔比为1：1
‑
1：3；所述植酸与乙醇的质量比为1：0.5
‑
1：10。本专利技术植酸改性硅烷溶液的制备中，植酸分子上的P
‑
OH基团可与环氧硅烷分子上的环氧基团发生开环反应，从而得到植酸改性硅烷。本专利技术在制备过程中发现，若将市售含水植酸和环氧硅烷混合，即可发生放热现象，这是由于市售植酸通常含有一定量的水分，结合植酸本身作为酸性催化剂，在水和植酸催化作用下，发生了硅烷水解缩合反应。在硅烷水解缩合的基础上，以及植酸P
‑
OH基团与硅烷环氧基团的开环反应，从而将植酸与硅烷达到分子级别的接枝改性，制备出植酸改性硅烷。
[0011]除此之外，本专利技术在制备过程中发现，所制备的植酸改性硅烷，具有催化活性，可进一步促进A组分和B组分之间的硅烷水解缩合反应，以及促进A组分和B组分的环氧基团和氨基基团之间的化学反应，实现可在室温快速反应和固化的目的。
[0012]为了更好地实现本专利技术，所述的氨基硅烷为γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、N
‑
β(氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
β(氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷的至少一种。
[0013]为了更好地实现本专利技术，所述的环氧硅烷为2
‑
(3,4
‑
环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、2
‑
(3,4
‑
环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
[0014]为了更好地实现本专利技术，所述的正硅酸前驱体为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、1,2
‑
双三甲氧基硅基乙烷、1,2
‑
双三乙氧基硅基乙烷的至少一种。
[0015]为了更好地实现本专利技术，所述的溶剂为乙醇、异丙醇和醋酸乙酯中的至少一种。
[0016]本专利技术的石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料的制备方法，包括以下步骤：把质量比为1：0.2
‑
1：5的A组分和B组分混合，搅拌均匀，即得到石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料。
[0017]本专利技术的石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料的使用方法为：把石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料涂膜在基材上，在0
‑
100℃条件下固化1
‑
48h，即得到石墨烯杂化易清洁防腐涂层。根据涂膜基材的大小和形状，可采用不同的涂膜方法，如浸膜、喷涂、刷涂等。
[0018]本专利技术的机理为：
[0019](1)本专利技术在石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料体系里面引入亲水性的植酸物质，以及结合硅烷水解反应获得亲水性硅羟基，使得石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料具有稳定的超亲水特性；另外，结合植酸固有的金属螯合和防腐特性、石墨烯材料金属防腐特性和硅烷类有机无机杂化涂层本身优异的抗腐蚀特性，使得所制备的聚合物陶瓷涂层材料兼具有耐腐蚀和超亲水的功能。
[0020](2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料，其特征在于：包括质量比为0.1:1
‑
10:1的A组分和B组分，其中，A组分为石墨烯/氨基改性杂化溶胶，B组分为植酸/环氧改性杂化溶胶；所述A组分由以下方法制备得到：把石墨烯、氨基硅烷、乙醇和水在室温搅拌均匀，加热反应，室温陈化，得到氧化石墨烯/氨基改性杂化溶胶；所述B组分由以下方法制备得到：把植酸改性硅烷溶液、环氧硅烷、硅烷前驱体、溶剂和水在室温搅拌均匀，加热反应，陈化，得到植酸/环氧改性杂化溶胶；所述植酸改性硅烷溶液由以下方法制备得到：把植酸、环氧硅烷、乙醇混合，在50
‑
80℃条件下加热回流反应1
‑
24h，得到植酸改性硅烷溶液；所述石墨烯为氧化石墨烯粉末、氧化还原石墨烯粉末中的至少一种。2.根据权利要求1所述的石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料，其特征在于：A组分制备反应体系中所述氨基硅烷、乙醇、水和石墨烯的质量比为1：(1
‑
10)：(0.01
‑
0.5)：(0.01
‑
1)；所述加热反应为20
‑
60℃条件下反应1
‑
24h；所述陈化的时间为1
‑
48h。3.根据权利要求1所述的石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料，其特征在于：B组分制备反应体系中所述植酸改性硅烷溶液、环氧硅烷、硅烷前驱体、溶剂和水的质量比为1：(0.01
‑
5)：(0.01
‑
5)：(0.5
‑
10)：(0.01
‑
1)；所述加热反应为20
‑
60℃条件下反应1
‑
24h；所述陈化的时间为1
‑
48h。4.根据权利要求1所述的石墨烯杂化易清洁防腐涂层材料，其特征在于：植酸改性硅烷溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：范良彪，刘云鸿，彭新艳，黄海滨，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：
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