[发明专利]一种双亲性氧化石墨烯及其制备方法和在水性涂料中的应用

说明书

本发明属于水性涂料技术领域，尤其涉及一种双亲性氧化石墨烯及其制备方法和在水性涂料中的应用。所述双亲性氧化石墨烯由改性氧化石墨烯和二氧化钛组成，所述改性氧化石墨烯由氧化石墨烯和3‑异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷组成，所述二氧化钛和氧化石墨烯之间通过3‑异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷接枝在一起。所述双亲性氧化石墨烯在水性涂料中的应用为：将所述双亲性氧化石墨烯加入到水性环氧树脂涂料中，然后加入固化剂和助剂，即得水性涂料。本发明以异氰酸丙基三甲氧基硅烷作为桥梁，在氧化石墨烯表面接枝上两亲的纳米二氧化钛，在改善分散性的同时，将氧化石墨烯引入到环氧树脂中，提升水性涂料的防腐性能。

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，尤其涉及一种双亲性氧化石墨烯及其制备方法和在水性涂料中的应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

众所周知，由于氧化石墨烯表面附着很多有机官能团，包括羟基、羧基、环氧基等，这赋予了氧化石墨烯出色的亲水性和反应活性，让其有了更为广泛的应用，但在水性涂料领域，水作为溶剂，树脂作为成膜物质，二者通过乳化剂形成均匀混合体系。单方面亲水性优异的氧化石墨烯，虽然在最初混合的时候，可以表现出很好的分散性，但在漆膜固化后期，还是不免出现团聚现象，这也使得氧化石墨烯的作用受到了限制。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明人认为：对于漆膜来讲，填料的分散性极大程度的影响漆膜的性能，因此提升氧化石墨烯在漆膜体系中的分散性便成为了关键环节，为此，本发明提供一种双亲性氧化石墨烯及其制备方法和在水性涂料中的应用，以解决上述问题。

本发明第一目的：提供一种双亲性氧化石墨烯。

本发明第二目的：提供一种双亲性氧化石墨烯的制备方法。

本发明第三目的：提供所述双亲性氧化石墨烯在水性环氧树脂中的应用及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种双亲性氧化石墨烯，其由改性氧化石墨烯和二氧化钛组成，所述改性氧化石墨烯由氧化石墨烯和3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷(IPTMS)组成，所述二氧化钛和氧化石墨烯之间通过3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷接枝在一起。

作为进一步的技术方案，所述二氧化钛的含量为双亲性氧化石墨烯质量的0.03-0.08％。

作为进一步的技术方案，所述改性氧化石墨烯和TiO₂的质量比为10:1-3。

本发明双亲性氧化石墨烯的特点是：以异氰酸丙基三甲氧基硅烷(IPTMS)作为桥梁，在氧化石墨烯(GO)表面接枝上两亲的纳米二氧化钛，能够有效改善氧化石墨烯的分散性。选用IPTMS的主要原因是：相比于常用的KH550、KH560，IPTMS上的异氰酸酯基非常活泼，可以与氧化石墨烯上的羟基、羧基反应的非常完全，而这两种基团在氧化石墨烯中的比例是最高的，这也就意味着在相同改性条件和负载量的情况下，最终可以负载更多的纳米二氧化钛上去，更有利于其分散。

其次，本发明公开一种双亲性氧化石墨烯的制备方法，包括如下步骤：

1、改性氧化石墨烯的制备：

(1)将3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷和氧化石墨烯混合在一起，用保置于密闭容器中以防止空气进入，然后进行超声，完成后加入有机溶剂，得到混合物；

(2)将步骤(1)中的混合物在油浴加热条件下搅拌，然后离心去除上清液，洗去得到的固体产物中的残留物后将固体产物放入液氮中冷冻干燥，即可制得改性氧化石墨烯；

2、双亲性氧化石墨烯的制备：