[发明专利]一种适用于水性涂料的脂肪胺疏水改性氧化石墨烯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于水性涂料的脂肪胺疏水改性氧化石墨烯及其制备方法，属于化工材料技术领域。所述的改性氧化石墨烯为氧化石墨烯表面接枝脂肪胺链段的结构；制备方法为将氧化石墨烯于有机高沸点溶剂中分散均匀后，使用脱水剂将氧化石墨烯表面的羟基脱去，再将处理后的氧化石墨烯溶液与脂肪胺充分反应，最后过滤、洗涤、干燥后得到脂肪胺疏水改性氧化石墨烯。通过简单的一步化学法，采用脂肪链疏水、作用面积大的特性，利用氨基与氧化石墨烯表面羧基的反应活性，制备一系列含不同长度脂肪链的改性石墨烯材料，可有效提高氧化石墨烯的疏水性能，同时保证石墨烯在水性体系中的分散性。

技术领域

本发明属于化工材料技术领域，具体地说本发明涉及一种适用于水性涂料的脂肪胺疏水改性氧化石墨烯及其制备方法。

背景技术

随着国家环保政策的不断加严，传统溶剂型涂料在船舶领域的使用因其环境污染与资源浪费的缺点而面临一定的限制。水性涂料由于其环保特点，在腐蚀防护领域具有广阔的应用前景；但也正因它以水替代有机溶剂，而水表面张力较大，难以润湿底材，成膜过程中易导致缩孔、开裂等缺陷，直接使用并不能满足海洋环境严苛的使用要求。有效的改性方法可利用石墨烯材料独特的二维片层结构、疏水效应与小尺寸填充效应来提高水下防腐涂层的屏蔽性能，然而石墨烯与水性涂料体系相容性也比较差，且易导致自身团聚，漆膜分布不均匀时也会与基材发生电偶腐蚀；改性过的氧化石墨烯可有效解决分散问题，但其在涂料中应用时又因表面含有羧基、羟基等亲水基团为海水等腐蚀介质提供了传输通道等。因此，针对氧化石墨烯的疏水改性是水性石墨烯防腐涂料研发中需重点解决的问题。

目前常用的环氧涂料用氧化石墨烯功能化改性为通过羧基、羟基、环氧基等活性基团，在石墨烯表面引入含氟、硅元素等疏水基团；引入氨基、环氧基等活性基团，与水性树脂共聚，将石墨烯以共价键的方式引入至涂料体系中。上述研究目前相对比较成熟，也取得了一定的积极效果。

例如，针对疏水性氧化石墨烯的制备方法，经检索，中国专利申请号为201910445194.9，申请公开日为2019年8月6日的专利申请文件公开了一种超疏水改性的石墨烯改性的大面积炭化海绵及其制备方法。该专利具体为将氧化石墨烯超声分散于去离子水中，将三聚氰胺海绵完全浸渍于氧化石墨烯溶液中，加入氯化钠搅拌后经水合肼还原得到的石墨烯改性三聚氰胺海绵炭化后，再次喷涂聚二甲基硅氧烷，便获得超疏水改性的石墨烯改性大面积炭化海绵。再如，中国专利申请号为201710553953.4，申请公开日为2017年11月3日的专利申请文件公开了一种运用含支链脂肪酸改性制备超疏水氧化石墨烯的方法。该专利将一定量的氧化石墨烯分散于反应溶剂中，再缓慢加入适量含支链脂肪酸，110～150℃回流8～24h。反应液经离心、洗涤、离心、除去上层清液后干燥24h，便得到改性超疏水氧化石墨烯。上述发明制备的改性氧化石墨烯材料虽疏水性能优异，但是超强的疏水石墨烯材料因与水性树脂相容性较差，并不适合应用于水性防腐涂料体系，且制备工艺较复杂，工业化生产难度较大。