[发明专利]一种改善石墨烯在涂料中分散性的方法

说明书

本发明属于石墨烯分散的技术领域，提供了一种改善石墨烯在涂料中分散性的方法。该方法先配置氧化石墨烯的离子液体分散液，然后对叶腊石进行表面改性，并在其表面覆盖铜箔。将叶腊石置于分散液中，并以叶腊石为阴极，置入阳极后通入直流电场，通过电沉积作用使氧化石墨烯牢固负载于叶腊石层间，得到复合填料。该填料加入涂料中，可显著改善石墨烯在涂料中的分散状态。与传统方法相比，本发明的方法可有效促进石墨烯在涂料中的均匀分散，可明显提高涂料的防腐性能和涂膜的机械性能，同时整个处理方法操作简单、成本低。

技术领域

本发明属于石墨烯分散的技术领域，提供了一种改善石墨烯在涂料中分散性的方法。

背景技术

自从2004年英国的两位科学家发现了“改变21世纪的神奇材料” ——石墨烯以来，就引起了全球科学界的浓厚兴趣。发达国家把石墨烯列为一项影响国家未来核心竞争力的技术。自2010年开始，美、英、日、韩、欧盟等国家和地区陆续投入巨资发展石墨烯科技项目，上升为科学技术的国家战略。围绕石墨烯的工业化制备以及在各科技领域的应用问题，国内外科技人员进行了卓有成效的探索和创新，取得了令人瞩目的成就。

石墨烯材料在电子、光学、磁学、生物学、传感器、储能、催化等领域表现出了其独特的功能和作用。其所具备的各种突出的物理、化学性质也引起了涂料领域技术专家、大学和科研院所对石墨烯材料在涂料中的应用这一课题的普遍关注，并由此开展了深入系统的研究工作。经研究发现，带有大量含含氧基团的功能化石墨烯，它与树脂、高分子材料的结合力强，及其适合作补强材料或功能化材料。

目前石墨烯的在涂料中应用方式多数是将石墨烯作为功能性填料进行添加，石墨烯提高涂料防腐性：有物理防腐和电化学防腐多重作用。石墨烯片层的共轭结构，在涂层中层层叠加形成致密的隔绝层，阻隔水分对涂膜的浸润与渗透——起物理防腐作用，石墨烯表面疏水特性加强了防水渗透性。电化学防腐作用为钢铁底材阳极反应使Fe失去电子逐步腐蚀，石墨烯的导电性能可以阻止Fe→Fe3⁺反应，防止铁锈生成。另外，石墨烯是已知的最薄的防腐涂层，可用于电子设备、精密部件、植入式元件和其他需要很薄涂层的应用领域。现阶段石墨烯涂料主要有：导电和抗静电涂料、阻燃涂料、高导热散热性和高化学抗性涂料等。

目前国内外在石墨烯涂料及石墨烯分散性改善方面已取得了一定成效。其中胡琪卉等人发明了一种改性石墨烯及含有该改性石墨烯的涂料（中国发明专利申请号201610997544.9），本方法是对氧化石墨烯进行了改性修饰，使羧基和羟基等亲水性基团反应掉，使其亲油性能增强，采用非水性溶剂反应使反应后得到的改性石墨烯与有机溶剂间界面结合力更好，并提高了石墨烯涂料分散性及防腐性能，但该方法的过程较为复杂，同时仅可提高石墨烯在油性涂料中的分散性。另外，刘振国发明了一种金属用石墨烯分散涂料及其制备方法（中国发明专利申请号201510633024.5），本发明采用纳米二氧化硅与石墨烯共混，可以改善粒子在树脂间的分散性，提高涂膜的稳定性、表面强度，但该方法所需材料较多，不利于推广。

可见，现有技术中存在着因石墨烯自身团聚特性，应用于防腐涂料时难以分散、发生团聚的问题，进而避免了传统的石墨烯防腐涂料的防腐效果差、阻隔性能不理想的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善石墨烯在涂料中分散性的方法，该方法先配置氧化石墨烯的离子液体分散液，然后对叶腊石进行表面改性，并在其表面覆盖铜箔。将叶腊石置于分散液中，并以叶腊石为阴极，置入阳极后通入直流电场，通过电沉积作用使氧化石墨烯牢固负载于叶腊石层间，得到复合填料，该填料加入涂料中，可显著改善石墨烯在涂料中的分散状态，可以解决因石墨烯自身团聚特性，应用于防腐涂料时难以分散、发生团聚的问题，进而避免了传统的石墨烯防腐涂料的防腐效果差、阻隔性能不理想的缺陷。

本发明涉及的具体技术方案如下：