[发明专利]一种石墨烯改性苯丙乳液的制备方法

说明书

本发明公开一种石墨烯改性苯丙乳液的制备方法，包括如下步骤：1）预乳化；2）聚合；3）出料。待体系温度冷却到40℃时，用氨水调节pH值为7.5~8，100目滤布过滤，即得石墨烯改性苯丙乳液。该制备方法采用的水性石墨烯分散液为自制的高浓度水性分散液，浓度为40 mg/ml，固含量为4~5%。因为石墨烯分散液以水为基底，浓度高，粘度小，在苯丙乳液合成过程中易于参与反应乳化，所得到的石墨烯改性苯丙乳液储存稳定性好，可应用于防腐、防辐射、防静电等多种功能性涂料中。

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，特别涉及一种石墨烯改性苯丙乳液的制备方法。

背景技术

石墨烯为二维片状碳纳米材料，单层石墨烯具有高达2630 m²/g的比表面积，10^-6 ohm.cm的电阻率，导热系数可达5300 W/(m.K)，其杨氏模量(1100 GPa)和断裂强度(125GPa)也可与碳纳米管媲美。石墨烯同时具有高比表面积、快速导电性、优异的化学稳定性、突出的力学性能、高导热性等性能，应用范围包括超级计算机到超级电容器，复合材料，涂料领域等，而应用最快的可能就在涂料领域，其中包括导电涂料、防腐涂料、阻燃涂料、导热涂料、电磁屏蔽涂料和高强度涂料等。水性苯丙乳液是一种环保型乳液，具有突出的耐候性、耐水性、耐碱性、耐洗擦性和附着性，其性价比是目前所有乳液中最高的。

目前石墨烯与改性聚合物的制备方法主要有三种：1）溶胶-凝胶法：前驱体的成本较高，毒性较大；2)直接共混法，又可分为熔融共混法：可避免使用有机溶剂，但石墨烯的密度较小，增加熔融混合的难度，且不易分散；溶液共混法：分散性好，但需添加有机溶剂；乳液共混法：石墨烯改性分散，可以避免有机溶剂，但石墨烯与乳液界面相容性差；3)原位聚合法：在聚合阶段发生反应，撑大石墨烯片层间距。其中：直接共混法操作简便，但是石墨烯与聚合物树脂的界面相容性差，无法达到均匀稳定分散的目的。原位聚合法能够有效解决石墨烯与聚合物树脂的界面相容性问题，但是这种方法添加的石墨烯含量不高，无法形成较完整的导电回路，所以，提高原位聚合方法石墨烯的含量，是目前科研工作者首要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯改性苯丙乳液的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

上述一种石墨烯改性苯丙乳液的制备方法，包括以下步骤：

按以下配比称取：

S1）220份去离子水，乳化剂4~5份，保护胶10~15份

S2） 150份去离子水，乳化剂25~30份，苯乙烯200份，甲基丙烯酸甲酯50份，丙烯酸丁脂200~220份，甲基丙烯酸丙酯9~12份，水性石墨烯分散液60~80份

S3）10~15份去离子水，过硫酸铵1.5~2份，碳酸氢钠0.2~0.3份

S4） 80份去离子水，过硫酸铵1.5~2份，碳酸氢钠1.5~2份

S5） 10份去离子水，过硫酸铵0.5~0.6份

所述的水性石墨烯分散液为自制高浓度水性分散液，制备方法按以下配比：称取300份去离子水，12份石墨烯，6份聚乙烯醇（PVA），3份羧甲基纤维素钠（CMC），1份消泡剂。将300份去离子水、表面活性剂、消泡剂混合，磁力搅拌30 min，得到混合溶液A，然后取三分之二的混合溶液A与石墨烯机械搅拌20 min得到预分散液；将预分散液倒入砂磨机中研磨2 h后，加入剩余的三分之一的混合溶液A再研磨1 h，得到高浓度的水性石墨烯分散液，高浓度水性石墨烯分散液的浓度为40~50 mg/ml，石墨烯为厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司KNG-G2-3型石墨烯粉体；

1）预乳化