[发明专利]一种多巴胺包覆三维多孔石墨烯/丙烯酸酯水性防腐涂料的制备方法

说明书

本发明提供了一种多巴胺包覆三维多孔石墨烯/丙烯酸酯水性防腐涂料的制备方法，先用去除模板法制备出三维多孔石墨烯，通过表面活性剂多巴胺对三维多孔石墨烯进行改性，多巴胺通过π‑π共轭作用机制包覆于三维石墨烯表面，最后水性丙烯酸树酯侧链上的羧基与多巴胺发生酰胺反应接枝于三维多孔石墨烯表面制得复合水性涂料。本发明制备的多巴胺包覆三维多孔石墨烯/丙烯酸酯水性防腐涂料经过性能测试，表现出优异的机械性能和抗腐蚀性能。

技术领域

本发明属于水性涂料领域，特别涉及一种多巴胺包覆三维多孔石墨烯/丙烯酸酯水性防腐涂料的制备方法。

背景技术

石墨烯作为继富勒烯和碳纳米管发现之后的又一种新型碳同素异形体，具有多种非凡性能，如超大的理论比表面积、良好的导电导热性、优良的力学性能和光学性能等特点，已经成为新一代超级电容器电极材料的选择，另外其机械特性也非常突出，石墨烯的理论强度达到130GPa，是聚合物的理想增强助剂。石墨烯能够提高涂料防腐性：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：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。三维多孔结构石墨烯保留了二维石墨烯优越的内在属性，具有更高的比表面积，三维结构便于运输、分散和与其它材料复合。

海洋贻贝类黏性蛋白的发现，给材料表面的改性和功能化提供了一种新的途径。多巴胺正是这样一类仿生物质，它含有邻苯二酚羟基和氨基基团，这些基团活性比较高，能与各种材料（如金属、半导体、陶瓷、高分子等）以共价键和非共价键形成很强的作用力，对材料的粘结起着非常重要作用。其粘结机理是通过多巴胺在有氧弱碱条件下自聚合形成聚多巴胺而实现的。聚多巴胺上保留着多巴胺的酚羟基和含氮基活性官能团，能够继续发生反应，为材料的二次改性提供了平台。聚多巴胺良好的粘附性和生物相容性，可以作为石墨烯的保护剂。

丙烯酸酯类单体，具有碳碳不饱和双键，经聚合反应生成丙烯酸酯类树脂，不仅具有很高的光、热和化学稳定性，而且具有透明度高、色泽浅、光亮丰满、保色性优、成膜性好、涂膜坚韧、优异的耐候性、耐腐蚀性、耐化学药品、耐沾污性和附着力高等优点，并且具有原料来源丰富、成本相对较低的特点。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有二维石墨烯在水性涂料中容易堆叠并团聚、分散不好的缺点，利用多巴胺优异的粘附性包覆于三维多孔石墨烯表面，然后掺入水性丙烯酸酯中，制备出多巴胺包覆三维多孔石墨烯/丙烯酸酯水性防腐涂料。经测试，复合水性涂料具有优异的机械性能和防腐效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多巴胺包覆三维多孔石墨烯/丙烯酸酯水性防腐涂料的制备方法：先用去除模板法制备出三维多孔石墨烯，通过表面活性剂盐酸多巴胺对三维多孔石墨烯进行改性，多巴胺通过π-π共轭作用机制包覆于三维多孔石墨烯表面，制得多巴胺包覆的三维多孔石墨烯；然后将多巴胺包覆的三维多孔石墨烯掺入水性丙烯酸酯中，水性丙烯酸树酯侧链上的羧基与多巴胺发生酰胺反应接枝于三维多孔石墨烯表面，制得所述多巴胺包覆三维多孔石墨烯/丙烯酸酯水性防腐涂料；具体包括以下步骤：

（1）利用去除模板法制得三维多孔石墨烯；

（2）多巴胺包覆的三维多孔石墨烯的制备：将盐酸多巴胺加入到去离子水中搅拌溶解，然后通过加入三羟甲基氨基甲烷使溶液的pH调至8.5，得到多巴胺碱性溶液；将三维多孔石墨烯用去离子水超声分散后加入到上述配制好的多巴胺碱性溶液中，于室温条件下搅拌反应4h后，离心得到固体颗粒，用去离子水和乙醇分别冲洗两次，最后在50℃的真空干燥箱中烘干，即得到多巴胺包覆的三维多孔石墨烯；