[发明专利]基于卡宾共价改性石墨烯的方法及其掺杂防腐涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于卡宾共价改性石墨烯的方法及其掺杂防腐涂层的制备方法，基于卡宾共价改性石墨烯的方法的步骤为：将双吖丙啶化合物加入到二氯甲苯中避光反应，然后搅拌，直至混合均匀，得到双吖丙啶化合物的二氯甲苯溶液；然后将石墨烯加入双吖丙啶化合物的二氯甲苯溶液中，经过紫外光光反应器反应；将反应后的溶液油浴加热，并且搅拌；将经反应后的溶液真空抽滤，再使用去离子水和乙醇分别清洗抽滤得到的滤饼若干次，将清洗后的滤饼在室温下真空干燥，研磨，得到改性石墨烯。本发明利用卡宾化合物与石墨烯表面的不饱和双键极强的反应性能，通过反应生成环状化合物而实现石墨烯表面的共价改性。

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种改性石墨烯的方法，以及利用该方法得到的改性石墨烯制备掺杂防腐涂层的方法。

背景技术

近年来，石墨烯已成为全球关注的金属防腐涂层中的“明星材料”。将石墨烯掺杂于有机防腐涂层中去，可以发挥石墨烯“迷宫式”的物理屏障作用在介质和基底之间架起隔离层，极大地提高金属耐蚀性。然而，石墨烯在金属防腐领域的研究和应用才刚起步，仍面临诸多挑战，例如如何使石墨烯在有机涂层中均匀分散以及石墨烯材料容易团聚等问题尚待解决。

目前，在石墨烯表面进行共价改性是一种有提高石墨烯在有机涂层中分散性以及解决石墨烯材料容易团聚问题的有效方法。但目前现有的共价改性技术一般都是基于氧化石墨烯进行的，利用氧化石墨烯表面大量的羟基(-OH)、羧基(-COO)等官能团，通过特定的有机结构与羟基(-OH)、羧基(-COO)反应而实现在氧化石墨烯表面链接化合物，从而实现氧化石墨烯表面的共价改性。但这样做会带来两方面的问题：一是共价改性往往通过羟基(-OH)、羧基(-COO)等官能团链接化合物，需要使用氧化石墨烯(GO)，因为氧化石墨烯较石墨烯(GR)表面有更多的羟基(-OH)、羧基(-COO)等官能团，便于共价改性。但羟基(-OH)、羧基(-COO)等官能团的存在，实质上改变了石墨烯表面特定的二维结构，连接有羟基(-OH)、羧基(-COO)等官能团的碳原子之间，失去了石墨烯原有的不饱和双键。这样就改变了石墨烯基体的表面性质，即羟基等官能团的产生实质上改变了石墨烯表面特有的结构，失去了使用石墨烯基体的意义；二是由于石墨烯表面羟基、羧基分布不均且不可控，导致化合物接枝的表面密度不可控，降低改性效率。

中国工程院侯保荣院士在2017年国家重大项目成果推介会公布“2014年我国腐蚀成本约为21278.2亿元,每位公民当年相应承担的腐蚀成本为1555元。”新时代下发展高效、环保防腐技术的需求愈加迫切。最近，中科院宁波材料技术与工程研究所在《化学进展》报道了石墨烯(GR)在防腐涂层中的潜在应用(顾林，丁纪恒，余海斌，石墨烯用于金属腐蚀防护的研究，化学进展，2016，28(5)：737-743.)，《中国制造2025》前沿新材料中也提到重点发展海洋工程等用石墨烯基防腐涂料。