一种石墨烯水性涂料制造技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯水性涂料，所述涂料中包括高分散的石墨烯，所述石墨烯通过阳极

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯水性涂料


[0001]本专利技术涉及一种水性环氧树脂涂料，更具体地说，本专利技术涉及一种含有高分散石墨烯的环氧树脂涂料
。

技术介绍

[0002]环氧树脂是指那些分子中至少含有两个反应环氧基团的树脂化合物
。
它是一种热固性树脂，自 1930 年问世，
1947 年美国实现工业化生产以来，至今已有 50
多年的历史了
。
环氧树脂
(EP)
是聚合物基复合材料应用非常广泛的基体树脂之一，它是由环氧氯丙烷与双酚 A 或多元醇
、
多元酚
、
多元酸
、
多元胺等进行缩聚反应而制得的产品，在胶粘剂
、
电子仪表
、
轻工
、
建筑
、
机械
、
航天航空
、
涂料
、
粘接以及电子电气绝缘材料
、
先进复合材料基体等领域得到广泛应用
。
[0003]环氧树脂有许多突出的优异性能，如对各种材料特别是对金属的粘结力很强，有卓越的耐化学性，力学强度很高，电绝缘性好，耐腐蚀等等
。
此外，环氧树脂可以在相当宽的温度范围内固化，而且固化时体积收缩很小，由于这些意义的特性，使它在许多领域都有非常重要的用途，广泛用于粘合剂
、
涂料
、
复合材料等方面，如（1）良好的加工性：环氧树脂，特别是低分子量树脂，由于分子量小，常温下或稍微加温，便成为流动的液体
。
这样易于同各种试剂互相混溶，便于和固化剂充分反应，有利于各种填料的均匀加入，便于做成各种样式，并且操作简单
。
（2）高度的粘合性：环氧树脂有独特的粘结能力
。
它能粘结各种金属和非金属材料，有着“万能胶”之称
。
这是由于环氧树脂分子结构中有羟基
、
醚基和极为活泼的环氧基官能团的存在
。
羟基
、
醚基有高度的极性，异极相吸使得环氧树脂分子与相邻的接口产生电磁引力，而环氧基团则能与介质表面
、
特别是金属表面的游离键起反应，形成化学键，因而环氧树脂的粘合力特别强
。
（3）化学反应速度快：环氧树脂一般的化学反应速度比较快，尤其以胺类作为固化剂时硬化更快，根据不同的需要，可以在几分钟内至数小时内固化变硬，且有足够的强度
。
（4）收缩性小：一般的塑料和橡胶制品的收缩率较大，而环氧树脂由于和固化剂的反应是通过直接加成反应来进行的，没有其它副产物产生，也没有气体产生，所以自发收缩率很小
。
它的受热膨胀系数也很小，一般为 6
×
10
‑5/℃
，就是每 10 米长的环氧塑料温度升高 1℃
伸长 0.6 毫米，所以它的变形比较小
。
（5）机械强度高：由于环氧树脂结构中含有环氧基
、
醚基
、
羟基，使分子间引力增强，固化后的环氧树脂由线形结构变为体型结构，同时其结构紧密，因此机械强度高
。
（6）优良的耐化学稳定性：由于固化后的环氧树脂含有稳定的苯环
、
醚键，并且环氧树脂的羟基不与碱起化学反应，而固化后的环氧树脂中的酚性羟基已被醚化，存在的羟基又具脂肪醇性能，因此，环氧树脂固化后具有优良的耐化学腐蚀性能
。
[0004]石墨烯是由单层碳原子以 sp2
杂化形成的二维片状纳米材料，单层石墨烯的理论厚度约为 0.35nm
，其中相邻两个碳原子的
σ
‑
σ
键长约为 0.187 nm。
原则上，石墨烯是指单原子厚度的石墨，但在实际研究中，只要厚度方向堆积小于十个原子层的石墨即可以被称作石墨烯
。
[0005]石墨烯复合涂料就是以石墨烯为填料的有机涂料，是石墨烯
/
聚合物复合材料的一种应用形式
。
在此领域国内外研究人员已经有大量的工作，目前常应用石墨烯增强的涂料有环氧树脂涂料
、
聚氨酯涂料和聚丙烯酸树脂等
。
其中石墨烯增强环氧树脂复合涂料的研究最为成熟
。
[0006]环氧树脂具有附着力强
、
热稳定性好
、
低成本且固化便捷等优点，是有机涂料中最常选择的成膜物
。
将石墨烯与水性环氧树脂配成复合涂料，利用石墨烯大的比表面积与优异的化学稳定性，可以有减缓腐蚀介质对基体材料的侵蚀
、
延长其使用寿命
。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种石墨烯水性涂料，其特征在于所述水性涂料由质量份如下成分构成：
20
‑
60
份水性环氧树脂；
30
‑
60
份固化剂；
20
‑
40
份高分散石墨烯；1‑2份润湿分散剂；1‑5份成膜助剂；
0.5
‑1消泡剂；去离子水
。
[0008]所述高分散石墨烯溶液中各成分质量比如下：石墨烯5‑
50wt.%、
烷基酚聚氧乙烯醚1‑
2wt.%、20
‑
30wt.%
丙三醇
、
和余量去离子水
。
[0009]所述固化剂选自：二氨基二苯甲烷或二氨基二苯醚或双氰胺中的至少一中
。
[0010]所述润湿分散剂为
BYK
‑
P104
分散剂
。
[0011]所述成膜助剂为丙二醇甲醚
。
[0012]所述消泡剂选自
BYK
‑
054
消泡剂
。
[0013]一种石墨烯水性涂料的制备方法，包括如下步骤：（Ⅰ）将高分散石墨烯溶液加入去离子水中超声分散
10
‑
15min
，再加入水性环氧树脂和润湿分散剂后，搅拌
30min
，超声分散
30min
；（Ⅱ）加入固化剂
、
消泡剂和成膜助剂，搅拌 10min 待体系均匀后即得到石墨烯
/
水性环氧树脂复合涂料；其中所述高分散石墨烯通过如下步骤制备获得：（1）制备三维块状石墨烯阴极材料：（
a
）通过
hummer
法制备石墨烯水溶液；（
b
）离心分离获得石墨烯溶胶；（
c
）通过水热法制备块状石墨烯：以
10
‑
15℃/min
的升温速度升温至
150℃
，保持2小时，然后
10
‑
15℃/min
升温至...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种石墨烯水性涂料，其特征在于所述水性涂料由质量份如下成分构成：
20
‑
60
份水性环氧树脂；
30
‑
60
份固化剂；
20
‑
40
份高分散石墨烯；1‑2份润湿分散剂；1‑5份成膜助剂；
0.5
‑1消泡剂；去离子水
。2.
如权利要求1所述的一种石墨烯水性涂料，其特征在于所述高分散石墨烯溶液中各成分质量比如下：石墨烯5‑
50wt.%、
烷基酚聚氧乙烯醚1‑
2wt.%、20
‑
30wt.%

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨，
申请(专利权)人：刘杨，
类型：发明
国别省市：