[发明专利]一种石墨烯接枝改性的环氧丙烯酸酯的制备及其在光固化涂料中的应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯接枝改性的环氧丙烯酸酯的制备方法，氧化石墨烯与酰化剂反应后再与含活性基团的丙烯酸酯、缚酸剂反应，最后再和环氧树脂共聚，制得石墨烯接枝改性的环氧丙烯酸酯。此外，本发明还公开了石墨烯接枝改性的环氧丙烯酸酯的应用，以及添加有所述改性聚合物的光固化涂料。本发明借助酰化剂将氧化石墨烯和丙烯酸酯原位键合，随后再与环氧树脂共聚，使氧化石墨烯原位键合至聚合物中，既具有良好的分散助乳化功效，又具有物理共混无法比拟的分散稳定性，可显著提升添加有所述石墨烯改性聚合物的涂料的各项性能。

技术领域

本发明属于环氧丙烯酸酯涂料技术领域，具体涉及一种石墨烯接枝改性的环氧丙烯酸酯的制备方法，以及添加有所述的改性的环氧丙烯酸酯的光固化涂料。

背景技术

双酚A环氧丙烯酸酯作为一种用量最大的UV光固化耐腐蚀涂料主体树脂，其具有防腐蚀性能优及快速固化的优点，此外其力学性能较好，因而被广泛应用于诸多工业领域。但是双酚A环氧丙烯酸酯涂料产品粘度很高，耐光老化和耐黄变性差，而且其固化物交联密度大，结果导致韧性较差，容易发生涂层与基底的脱离，很大程度上降低了它的综合性能^[1，2]。

具有二维结构的石墨烯因其稳定的杂环结构，能够在腐蚀性气体，液体中或是高温环境下保持稳定。虽然石墨烯的性能优异，但是由于氧化还原法制备的氧化石墨烯在溶剂中有π-π堆叠倾向团聚成大颗粒氧化石墨的现象，以至于不能够长时间稳定分散在水以及极性有机溶剂中。这种团聚现象严重阻碍了石墨烯在电子器件、涂料体系以及复合材料中的应用。

目前，采用无机材料改善双酚A环氧丙烯酸酯涂料性能的研究已有飞速发展，但是利用石墨烯这一明星材料改性双酚A环氧丙烯酸酯仍然较少。这其中，关于石墨烯改性双酚A环氧丙烯酸酯的报道大多采用共混或者溶液插层法的方法。共混改性法确实能够将石墨烯材料的机械性能和双酚A环氧丙烯酸酯涂料的耐腐蚀性，快速固化性很好地结合，起到协同效应的作用，但是共混改性法分散性较差，石墨烯不能够均匀的分散在双酚A环氧丙烯酸酯中。石墨烯在环氧丙烯酸酯中的分散性不佳，容易团聚，得到的石墨烯基环氧丙烯酸酯涂料的总体性能不能令人满意。魏及合作者借助氧化石墨烯与环氧丙烯酸酯预聚物复合制备了GO/EA，所制备的产物拉伸强度提高了8.39％，弯曲模量下降了46.79％^[3]。在这项工作中，氧化石墨烯是以共混的方式与环氧丙烯酸酯类混合，导致最后的复合材料均一性仍然无法保证。

[1]Zhang j y，Windall g，Boyd i w.UV curing of optical fiber coatingsusing excimer lamps[J].Applied Surface Science，2002，186(1-4)：568-572.

[2]孙兴平，王德海.环氧丙烯酸酯合成及应用的研究进展[J].涂料工业，2007，37(11)：53-57.

[3]魏燕彦，王虎.石墨烯改性UV固化双酚A环氧丙烯酸树脂性能的研究[J].涂料工业，2016，46(6)：12-27.

发明内容：

为解决现有石墨烯掺杂改性环氧丙烯酸酯的方法普遍存在容易团聚、掺杂后的材料性能不理想等技术问题，本发明提供了一种石墨烯接枝改性的环氧丙烯酸酯的制备方法，旨在避免石墨烯团聚，提升掺杂后的材料的性能。

本发明还提供了所述的石墨烯接枝改性的环氧丙烯酸酯的应用。

此外，本发明还包括添加有本发明所述的石墨烯接枝改性的环氧丙烯酸酯的涂料，旨在提升涂料的耐冲击力、附着力、抗磨耗等性能。

一种石墨烯接枝改性的环氧丙烯酸酯的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：氧化石墨烯与酰化剂反应，制得酰化氧化石墨烯；

步骤(2)：将酰化氧化石墨烯、含活性基团的丙烯酸酯、缚酸剂反应，制得石墨烯改性丙烯酸酯；