一种含石墨烯的复合型涂料及其制作方法与流程

本发明涉及复合型涂料，具体涉及一种含石墨烯的复合型涂料及其制作方法。

背景技术：

1、随着科技的飞速发展，现代工业、交通、能源和海洋工程等领域对涂料的需求都在不断增加，涂料市场也在不断发展壮大，随之对涂料性能上的要求也越来越苛刻，涂料具有优异的抗腐蚀性能是保护基材免受腐蚀的关键，在许多应用场景中，如桥梁、船舶等，涂料需要抵御水、盐、酸等腐蚀性物质的侵蚀，以防止基材发生腐蚀，此外，涂料在使用过程中，很容易受到氧气、水蒸气等氧化性物质的侵蚀，从而导致涂料性能下降，如变色、褪色、甚至可能出现龟裂、剥落等现象，传统的涂料产品已经难以满足现代社会的需求，因此，开发一种性能更优异的涂料产品成为了行业的迫切需求。

2、复合型涂料是一种具有多重优势的新型涂料产品，可以实现性能上的互补和提升，从而满足更多元化和高标准的涂料需求，其中，石墨烯因具有硬度高、热稳定性好、耐磨、耐化学腐蚀、导电性优异等优点被广泛应用于涂料中，但是石墨烯在涂料中容易发生团聚现象，使得石墨烯无法均匀分散在涂料中，从而导致涂料的性能下降，严重限制了石墨烯涂料的发展。

3、因此，将石墨烯应用于涂料中时，通常会对其进行改性处理，例如公开号为cn113039251 b的专利公开了一种石墨烯防腐涂料，通过对石墨烯进行表面处理，在石墨烯与环氧树脂之间引入化学键作用力，利用改性石墨烯与环氧树脂之间的结合力提高改性石墨烯在作为涂料基材的环氧树脂中的分散性，得到高性能的石墨烯防腐涂料，但是该专利没有解决涂料在使用过程中容易受到氧化性物质的侵蚀，导致涂料性能下降,影响其稳定性和使用寿命的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种含石墨烯的复合型涂料及其制作方法，解决了以下技术问题：

2、(1)解决了含石墨烯的复合型涂料抗氧化性较差的问题；

3、(2)解决了石墨烯容易在涂料中产生团聚现象的问题。

4、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

5、一种含石墨烯的复合型涂料，包括以下重量份的原料：50～70份硅氧陶瓷树脂、10～15份功能性石墨烯、1～3份成膜助剂、2～5份消泡剂、1～3份流平剂；所述功能性石墨烯是通过将熊果酸接枝到氧化石墨烯表面制成。

6、进一步地，所述硅氧陶瓷树脂的制备方法为：

7、在反应器中加入正硅酸乙酯、硅烷偶联剂和去离子水，搅拌混合均匀，升高温度至50～70℃，然后加入盐酸溶液与乙醇，反应3～5h，降温出料，得到硅氧陶瓷树脂。

8、进一步地，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或者3-氯丙基三甲氧基硅烷中的任一种。

9、通过上述技术方案，正硅酸乙酯结构中的乙氧基与硅烷偶联剂结构中的甲氧基之间发生反应，从而得到硅氧陶瓷树脂。

10、进一步地，所述功能性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

11、ⅰ：将氧化石墨烯加入到二甲苯中，超声分散10～30min，在氮气的保护下，加入缩水甘油糠醚，升高温度至60～70℃，继续加入相转移催化剂，保温搅拌8～12h，然后过滤出固体物料、洗涤、干燥，得到改性氧化石墨烯；

12、ⅱ：将改性氧化石墨烯加入到n,n-二甲基甲酰胺中,搅拌混合均匀，加入熊果酸和催化剂，搅拌混合，在70～90℃下反应4～8h，降至室温后过滤、洗涤、真空干燥，得到功能性石墨烯。

13、进一步地，步骤ⅰ中，所述氧化石墨烯的粒径为1～10μm。

14、进一步地，步骤ⅰ中，所述相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基硫酸氢铵或者苄基三乙基氯化铵中的任一种。

15、进一步地，步骤ⅱ中，所述催化剂为氨基磺酸、对甲苯磺酸或者三氟甲磺酸中的任一种。

16、通过上述技术方案，在相转移催化剂的作用下，氧化石墨烯中的羧基可以和缩水甘油糠醚结构中的环氧基团发生开环反应，从而将缩水甘油糠醚接枝到氧化石墨烯的表面，得到改性氧化石墨烯，在催化剂的作用下，开环反应产生的羟基与熊果酸结构中的羧基发生反应，将熊果酸接枝在改性氧化石墨烯的表面，得到功能性石墨烯。

17、进一步地，所述成膜助剂为己二酸二酰肼；所述消泡剂为二甲基硅油；所述流平剂为聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯或者聚二甲基硅氧烷中的任一种。

18、一种含石墨烯的复合型涂料的制作方法，包括以下步骤：

19、(1)将重量份的硅氧陶瓷树脂、功能性石墨烯加入到搅拌机中，设置搅拌速率为300～500r/min，搅拌混合1～2h，得到预混物；

20、(2)将重量份的成膜助剂、消泡剂、流平剂，加入到预混物中，在400～600r/min的转速下搅拌混合2～3h，静置消泡后得到复合型涂料。

21、本发明的有益效果：

22、(1)本发明通过制备硅氧陶瓷树脂作为复合型涂料的基体材料，该硅氧陶瓷树脂中的硅氧键非常稳定，能够减少酸、碱等化学物质的侵蚀，提高了涂料的抗腐蚀能力，同时，其低表面能使得涂料不易粘附污染物和水分，从而减少了在涂层表面形成腐蚀介质的可能性，进一步增强了涂料的防腐性能。

23、(2)本发明通过制备功能性石墨烯参与到涂料的制备过程中，该氧化石墨烯经过有机化修饰后，可以改善氧化石墨烯与基体材料之间的相容性，使其能够均匀分散在基体材料中，形成更为致密和均匀的涂层，其中氧化石墨烯具有独特的片层结构，均匀分散后可以在基体中形成稳定的物理阻隔层，有效地提高了涂料的防腐蚀性能，同时其表面修饰的呋喃环能够紧密地附着在被涂物表面，形成一层坚固的保护膜，从而与氧化石墨烯产生协同作用，共同增强涂料的防腐性能，并且功能性石墨烯的表面含有熊果酸，有利于提高涂料的抗氧化性能，避免涂料在使用过程中受到氧化性物质的侵蚀，导致涂料性能下降，有效的延长了涂料的使用寿命。

24、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种含石墨烯的复合型涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：50～70份硅氧陶瓷树脂、10～15份功能性石墨烯、1～3份成膜助剂、2～5份消泡剂、1～3份流平剂；所述功能性石墨烯是通过将熊果酸接枝到氧化石墨烯表面制成。

2.根据权利要求1所述的一种含石墨烯的复合型涂料，其特征在于，所述硅氧陶瓷树脂的制备方法为：

3.根据权利要求2所述的一种含石墨烯的复合型涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或者3-氯丙基三甲氧基硅烷中的任一种。

4.根据权利要求1所述的一种含石墨烯的复合型涂料，其特征在于，所述功能性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种含石墨烯的复合型涂料，其特征在于，步骤ⅰ中，所述氧化石墨烯的粒径为1～10μm。

6.根据权利要求4所述的一种含石墨烯的复合型涂料，其特征在于，步骤ⅰ中，所述相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基硫酸氢铵或者苄基三乙基氯化铵中的任一种。

7.根据权利要求4所述的一种含石墨烯的复合型涂料，其特征在于，步骤ⅱ中，所述催化剂为氨基磺酸、对甲苯磺酸或者三氟甲磺酸中的任一种。

8.根据权利要求1所述的一种含石墨烯的复合型涂料，其特征在于，所述成膜助剂为己二酸二酰肼；所述消泡剂为二甲基硅油；所述流平剂为聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯或者聚二甲基硅氧烷中的任一种。

9.如权利要求1所述的一种含石墨烯的复合型涂料的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：

技术总结本发明涉及复合型涂料技术领域，公开了一种含石墨烯的复合型涂料及其制作方法，该复合型涂料包括以下原料：硅氧陶瓷树脂、功能性石墨烯、成膜助剂、消泡剂、流平剂；其中，功能性石墨烯是通过将熊果酸接枝到氧化石墨烯表面制成，该氧化石墨烯经过有机化修饰后，可以改善氧化石墨烯与基体材料之间的相容性，使其能够均匀分散在基体材料中，从而形成更为致密和均匀的涂层，通过本发明制备出来的复合型涂料具有优异的耐腐蚀性能、抗氧化性能和力学性能，延长了涂料的使用寿命。技术研发人员：郭倩芬,王兰兰,胡益民,冯冠平,张谦受保护的技术使用者：烯旺新材料科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5