[发明专利]一种石墨烯/聚硅氧烷复合涂层材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯/聚硅氧烷复合涂层材料的制备方法，其特征在于采用化学修饰技术，在石墨烯表面修饰活性基团得到改性石墨烯，将其与硅烷化合物、分散介质、非必须共聚单体、非必须促进剂混合，以水解缩合或水解缩合-自由基聚合方式，原位生成石墨烯/聚硅氧烷复合树脂，将石墨烯/聚硅氧烷复合树脂与非必须共混树脂、非必须固化剂、非必须溶剂、非必须颜填料、非必须助剂共混，在-30-300℃固化成膜，利用石墨烯片层与聚硅氧烷的界面作用、气液阻隔、热量屏蔽作用，获得石墨烯/聚硅氧烷复合涂层材料；

（1）改性石墨烯是利用带有功能基团的活性反应试剂、非必须还原剂，通过化学键合作用、静电作用、氢键作用、酸碱作用，对氧化石墨烯表面进行化学修饰，使团聚的氧化石墨烯转变为单分散石墨烯；

（2）石墨烯/聚硅氧烷复合树脂是通过改性石墨烯表面修饰的活性基团与硅烷化合物的化学键合作用，在分散介质中，将改性石墨烯、硅烷化合物、非必须共聚单体混合，在促进剂作用下，以水解缩合或水解缩合-自由基聚合方式，原位获得的；

（3）石墨烯/聚硅氧烷复合涂层材料是将石墨烯/聚硅氧烷复合树脂与非必须溶剂、非必须共混树脂、非必须固化剂、非必须颜填料和非必须助剂共混，固化成膜获得的，石墨烯/聚硅氧烷复合涂层材料通过改性石墨烯表面修饰的活性基团与聚硅氧烷具有原位化学键合作用，石墨烯二维层状结构与聚硅氧烷产生机械互锁与化学键合双重作用；

（4）石墨烯/聚硅氧烷复合涂层材料的组成为：改性石墨烯/聚硅氧烷树脂用量占复合涂层总质量的20-100wt％，非必须溶剂占复合涂层总质量的0-80wt%，非必须共混树脂用量占复合涂层总质量的0-40wt％，非必须固化剂用量占复合涂层总质量的0-30wt％，非必须颜填料用量占复合涂层总质量的0-50wt％，非必需助剂用量占复合涂层总质量的0-10wt％，复合涂层材料总质量为使用的改性石墨烯/聚硅氧烷树脂、非必须溶剂、非必须共混树脂、非必须固化剂、非必须颜填料和非必须助剂质量之和。

2.一种如权利要求1所述的石墨烯/聚硅氧烷复合涂层材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）改性石墨烯的制备：

（1.1）将1重量份的氧化石墨烯、0-2重量份非必须助剂加入50-1000重量份的分散介质中，分散0.1-48小时；

（1.2）将0.1-100重量份活性反应试剂加入到步骤（1.1）所得产物中，在5-200℃条件下反应1-100小时；

（1.3）将0-100重量份非必须还原剂加入到步骤（1.2）所得产物中，在5-200℃条件下继续反应1-50小时；

（1.4）将步骤（1.3）所得产物经分离、洗涤，得到改性石墨烯；

（2）石墨烯/聚硅氧烷复合树脂的制备；

（2.1）将1重量份步骤（1）得到的改性石墨烯分散于50-1000重量份分散介质中，分散0.1-48小时；

（2.2）将10-500重量份硅氧烷化合物、0.05-20重量份促进剂和0-500重量份非必须共聚单体加入到步骤（2.1）得到的产物中，在5-100℃条件下反应1-100小时，得到改性石墨烯/聚硅氧烷复合树脂；

（3）石墨烯/聚硅氧烷复合涂层材料的制备

（3.1）在1-100℃的温度下，将非必须颜填料、非必需助剂加入到非必须溶剂中混合，100-5000rpm转速下搅拌均匀；

（3.2）将步骤（2）得到的改性石墨烯/聚硅氧烷复合树脂与非必须共混树脂混合，100-1500rpm转速下搅拌均匀；

（3.3）将步骤（3.1）所得产物加入到步骤（3.2）所得产物中，100-1500rpm转速下搅拌均匀；

（3.4）将非必须固化剂加入到步骤（3.3）所得产物中，100-1500rpm转速下搅拌均匀；

（3.5）将步骤（3.4）所得产物在-30-300℃下固化成膜，即获得石墨烯/聚硅氧烷复合涂层材料。

3.根据权利要求2所述的石墨烯/聚硅氧烷复合涂层材料的制备方法，其特征在于步骤（1.1）所述分散介质为水、酸水溶液、碱水溶液、盐水溶液、醇类溶剂、醇醚类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、芳香烃类溶剂、脂肪烃类溶剂或卤化烃类溶剂中的一种或几种。