[发明专利]一种石墨烯/聚氯乙烯复合材料的制备方法

说明书

本发明公开一种石墨烯/聚氯乙烯复合材料的制备方法。包括：一、改性石墨烯的制备；二、水性乳液的制备；三、改性聚氯乙烯树脂的制备；四、石墨烯/聚氯乙烯复合材料的制备。本发明的方法成本低、制备简单，易于工业化批量生产，并且解决了传统防水材料易产生开裂的问题，利用石墨烯在聚氯乙烯树脂中均匀分散，并且在它们协同作用下制得防水耐腐蚀的复合材料。

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种石墨烯/聚氯乙烯复合材料的制备方法。

背景技术

金属腐蚀导致的桥梁坍塌、轮船失事和工厂设备损坏等问题给人们的日常的生活带来了巨大的损失。尽管人们无法避免金属腐蚀的发生，但可以通过研究金属腐蚀的机理，寻求有效的手段对金属加以防护，以此来延缓金属发生腐蚀的速率，从而降低腐蚀带来的危害。石墨烯是二维碳纳米材料，具有特殊的片层状结构，对水、氧气和离子有很好的稳定性和阻隔性，可以像鳞片状云母粉、铝粉、玻璃薄片等作为填料应用于防腐涂料中，起到物理屏障作用阻碍氧气和防腐介质的渗透，使防腐涂层的渗透性能降低，提高涂层的耐蚀性。并且石墨烯是化学惰性物质，其抗氧化能力、对氧气的防扩散性能已被逐渐关注，应用于金属防腐蚀、防污、导电以及其他功能涂料的领域中且取得一些成果。聚氯乙烯防水卷材是主要的高分子卷材之一，具有优良的性能，如耐腐蚀、耐老化、使用寿命长等等。同时聚氯乙烯树脂是世界上最早实现工业化的合成树脂之一，具有一定的抗腐蚀、绝缘性，并且其性能优良、价格低廉、原材料来源广泛。

石墨烯与聚氯乙烯树脂进行复合，不仅能够保留石墨烯优异的热、电学以及屏蔽性能，同时还兼具了聚氯乙烯树脂强附着力、高力学性能等特点，二者复合使用后能够得到功能性防水防腐材料。常见的金属防护技术主要有阴极保护、缓蚀剂防护、金属镀层和表面有机涂层等方式。前三种防护方法存在成本高、污染环境和应用环境受制等问题。表面有机涂层法是最常用、最有效的金属防护方法，它是通过在金属表面覆盖一层有机保护膜，避免金属与环境中的腐蚀介质直接接触，以此来降低金属发生化学或电化学反应的机率。但传统有机涂层中相当一部分是含有铬酸盐、铅和锌等重金属毒性物质，存在一定的安全隐患和环境污染风险，不仅消耗大量、不可再生，而且极不利于社会和经济的可持续发展。因此，寻求一种屏蔽性能良好且对环境友好的金属表面涂层材料，是当前金属防腐蚀领域的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯/聚氯乙烯复合材料的制备方法，利用石墨烯修饰改性的聚氯乙烯树脂制备一种易于加工、消除静电作用且可以防水耐腐蚀的复合材料，对金属腐蚀具有延缓作用。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种石墨烯/聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

一、改性石墨烯的制备：

(1)在冰浴条件下(即在0-5℃下)，将硝酸盐和亚硫酸混合均匀，然后加入石墨烯并搅拌均匀，得到混合液A；

(2)在水浴条件下，向混合液A中加入氧化剂并搅拌反应，反应后加入去离子水并加热，保温处理，然后终止反应(加入大量的去离子水终止反应的进行)；

(3)反应终止后，向反应体系中加入双氧水并搅拌，接着过滤，洗涤，烘干，得到改性石墨烯；

二、水性乳液的制备：

(1)将末端带巯基的聚乙烯醇加入去离子水中溶解，然后调节pH至酸性，得到混合液B；

(2)在惰性气氛下，向混合液B中加入丙烯酸酯并加热，然后加入溴化钾溶液反应，即得到水性乳液；

三、改性聚氯乙烯树脂的制备：

将聚氯乙烯树脂加入所得水性乳液，即得到改性聚氯乙烯树脂；

四、石墨烯/聚氯乙烯复合材料的制备：