[发明专利]一种UV改性石墨烯聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种UV改性石墨烯聚合物及其制备方法。本发明首先使用UV照射机对石墨烯进行改性处理，得到UV改性石墨烯；再将改性的石墨烯与一定比例的环氧树脂、分散介质、带环氧基硅氧烷、溶剂充分混合；然后使用行星球磨机对混合物进行球磨，得到UV改性石墨烯聚合物。本发明通过UV照射对石墨烯进行改性修饰，在改性过程中，石墨烯暴露在臭氧环境下，其表面与臭氧反应生成含氧基团，使石墨烯可与偶联剂接枝，增强了石墨烯在环氧树脂体系中的相容性，提高了石墨烯的分散性，有助于促进石墨烯涂料的发展应用。

技术领域

本发明涉及石墨烯改性和分散工艺，具体来说，涉及一种UV改性石墨烯聚合物及其制备方法。

背景技术

石墨烯是碳原子以sp²杂化轨道组成的六角型二维碳纳米材料，其具有优异的光学、电学、力学特性，此外，石墨烯还具有小尺寸效应、二维片层结构、疏水性和导电性。这些优良的特性，使其可作为填料用于防腐涂料中以改善涂料防腐性能，极大的增强涂料防腐能力。

但是，正是因为石墨烯是纳米材料，其比表面积巨大，易发生团聚进而沉降，从而影响石墨烯自身优异性能的发挥。并且，石墨烯的团聚是不可逆的，这阻碍了石墨烯在重防腐涂料中的进一步应用。因此，如何解决石墨烯在涂料中的分散稳定性是一个非常关键的问题，急需我们探索一种新的方法来制备一种易于分散、不易团聚的改性石墨烯聚合物，解决石墨烯在涂料中的团聚沉降问题。

目前，常用的解决石墨烯在涂料中团聚问题的方法有两种，一种是使用偶联剂将石墨烯进行改性后，再与树脂接枝成复合树脂，之后再添加到涂料中去；另外一种则是使用偶联剂将石墨烯进行改性后，再加入溶剂，制成石墨烯分散液，再将分散液以填料的形式加入到涂料中去。这两种解决方法流程复杂，增加了涂料的制备步骤，不适于工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种UV改性石墨烯聚合物及其制备方法，该制备方法过程简单，适合工业化应用，且可以解决石墨烯的团聚问题，提高石墨烯在环氧树脂中分散稳定性。

本发明通过以下技术方案实现：

一种UV改性石墨烯聚合物，由按质量百分比计的如下组分构成：UV改性石墨烯1～20％，环氧树脂30～70％，分散介质1～10％，带环氧基硅氧烷0.5～3％，溶剂20～70％。

进一步地，所述UV改性石墨烯按如下方法得到：

(a)将石墨烯粉末均匀平铺在基体中，以使石墨烯在接下来的改性过程中能够得到均匀的紫外光照并与臭氧充分接触；

(b)使用UV照射机对石墨烯粉末照射20～90min，得到UV改性石墨烯。

上述的改性石墨烯聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将新鲜制备的UV改性石墨烯与环氧树脂、分散介质、带环氧基硅氧烷、溶剂按上述质量百分比混合均匀，得到混合物；

(2)将混合物投入反应釜中，并加入钢球，密封好后固定在球磨机上；

(3)球磨4～8h，得到UV改性石墨烯聚合物。

进一步地，新鲜制备的UV改性石墨烯在制备后10min内投入反应釜内。

进一步地，环氧树脂为CYD-011、CYD-014、E44中的一种或两种以上。

进一步地，分散介质为n-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)中的一种。

进一步地，溶剂为二甲苯、正丁醇、环己酮中的一种或两种以上。

进一步地，带环氧基硅氧烷为KH-540、KH-550、AL-303中的一种。

进一步地，步骤(2)中，钢球与物料的质量比为3～5：1。