[发明专利]一种改性石墨烯及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种改性石墨烯及其制备方法和应用，包括：在第一去离子水中加入分散剂和石墨烯，得到石墨烯分散液；在第二去离子水中加入酸，得到酸溶液；以及将酸溶液加入到石墨烯分散液中，搅拌，加入偶联剂，干燥，得到改性石墨烯，其中，改性石墨烯由偶联剂包覆并且吸附有酸。通过本发明的方法制备的改性石墨烯，提高了有机酸和无机酸在环氧树脂体系中的相容性，解决了环氧带锈防腐涂料中酸性物质与环氧树脂体系的相容性问题。

技术领域

本发明涉及材料领域，更具体地，涉及一种改性石墨烯及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂具有比其它树脂更好的力学、电绝缘等性能，是防腐涂料的三大成膜物质之一，因此在防腐涂料中的作用至关重要，然而，在环氧带锈防腐涂料中，有机酸和无机酸与环氧树脂体系的相容性较低，制约了有机酸和无机酸在环氧带锈防腐涂料中的应用。

目前，通常利用分子筛吸附酸性物质，之后应用到环氧树脂体系中，使酸性物质与环氧树脂体系具有较好的相容性，但是该方法利用的分析筛对酸性物质的吸附有限，无法达到要求。因此，提高有机酸和无机酸在环氧树脂体系中的相容性是亟待解决的一个问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明采用二维结构的单层石墨烯和寡层石墨烯，该石墨烯具有比表面积大、吸附力强的优点，通过利用石墨烯吸附酸性物质，再用硅烷偶联剂进行包覆，使得吸附有酸的石墨烯可以与环氧树脂体系很好地相容，无凝胶现象产生，大大提高了有机酸和无机酸与环氧树脂体系的相容性，进而提高了制备的涂料与基材的结合力。

本发明提供了一种制备改性石墨烯的方法，所述方法包括以下步骤：

在第一去离子水中加入分散剂和石墨烯，得到石墨烯分散液；在第二去离子水中加入酸，得到酸溶液；以及将所述酸溶液加入到所述石墨烯分散液中，搅拌，加入偶联剂，干燥，得到所述改性石墨烯，其中，所述改性石墨烯由所述偶联剂包覆并且吸附有酸。

在上述方法中，所述分散剂包括BYK-190(德国毕克)、BYK-118(德国毕克)和BYK-2155(德国毕克)中的一种或多种。

在上述方法中，所述石墨烯包括单层石墨烯和寡层石墨烯的一种或两种。

在上述方法中，所述酸包括无机酸或有机酸。

在上述方法中，所述无机酸包括磷酸和多聚磷酸的一种或两种，所述有机酸包括植酸、单宁酸和没食子酸的一种或多种。

在上述方法中，所述偶联剂包括硅烷偶联剂。

在上述方法中，所述硅烷偶联剂包括KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、A-1120(γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷)和A-1130(三氨基硅烷)中的一种或多种。

在上述方法中，所述第一去离子水、所述分散剂与所述石墨烯的质量比为：20～50:0.2～0.7:5～15。

在上述方法中，所述第二去离子水与所述酸的质量比为20～30:5～15。

在上述方法中，所述石墨烯与所述偶联剂的质量比为5～15:1～3。

在上述方法中，所述搅拌的转速为700～900rpm，所述搅拌的时间为20～30min。

本发明还提供了一种根据上述方法制备的改性石墨烯。

本发明还提供了根据上述方法制备的改性石墨烯在环氧树脂体系中的应用。