[发明专利]一种防水的PVA/石墨烯抗静电涂层的制备方法

说明书

本发明提供了一种制备石墨烯/聚乙烯醇抗静电涂层的方法，属于复合材料制备的技术领域。利用羧甲基纤维素钠(CMC‑Na)在超声过程中提高石墨烯分散性和分散液的粘度，为提高膜的耐水性加入三官能团氮丙啶交联剂使聚乙烯醇发生化学交联。制备过程是首先将聚乙烯醇通过加热溶于水中，然后加入一定比例的三官能团氮丙啶交联剂搅拌反应使其交联，之后加入羧甲基纤维素钠加热溶解，最后加入石墨烯和适量的氢氧化钠溶液后超声处理一定时间后在基底上流延成膜。本方法不需要对石墨烯进行过多的处理，通过调整添加物质的用量，最终得到一系列不同性能的石墨烯抗静电薄膜。该制备过程具有工艺相对简单，生产成本低，用料环保，适用于多种基体等优点。

技术领域

本发明是关于利用石墨烯做导电填料，利用三官能团氮丙啶交联剂提高耐水性的聚乙烯抗静电涂层的制备方法，属于复合材料制备的技术领域。

背景技术

在日常生活中任何物质的本身都带有静电荷，这种电荷包括正电荷和负电荷，静电荷的聚集会对人们的生活以及工业生产造成影响甚至危害。因此如何将聚集的有害电荷导引从而消除对日常生活/工业生产的影响和危害具有重大的研究意义。

石墨烯作为一种新兴的二维碳纳米材料，由碳原子以sp²杂化轨道组成，具有独特的纳米片层结构使其具有众多优良的性能，如抗拉强度、杨氏模量、电导率、热导率、比表面积和高阻隔性能等。随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，在生物、复合材料、感光元件、航空航天、储氢材料、海水淡化、新能源等方面的应用越来越广泛。石墨烯的研究与应用开发持续升温，石墨和石墨烯有关的材料具有优异的性能和潜在的应用价值研究者们致力于在不同领域尝试不同方法以求制备高质量、大面积石墨烯材料。并通过对石墨烯制备工艺的不断优化和改进，降低石墨烯制备成本使其优异的材料性能得到更广泛的应用，并逐步走向产业化。

羧甲基纤维素钠是一种纤维素的羧甲基衍生物，是最主要的离子型纤维素胶，是经天然纤维素化学改性得到的一种水溶性钠盐。吸湿性强，易溶于水，在中性或者碱性时，溶液呈高粘度液，同时它也是增稠剂的一种，由于其本身具有良好的功能特性使其在食品工业得到了广泛的应用，它也在一定程度上推动了食品工业快速健康的发展。羧甲基纤维素钠主要通过水煤法和溶媒法制备，具有良好的成膜性、凝胶化作用、保水作用，增稠和乳化剂作用.此外，由于羧甲基纤维素钠溶液的粘度很大，在流延成膜时具有良好的效果。

聚乙烯醇是一种极安全的高分子有机物，对人体无毒，无副作用，具有良好的生物相容性，是一种常用的安全性粘结剂。但因其分子链上存在羟基导致防水性不好，采用三官能团氮丙啶交联剂与分子链上的羟基反应提高耐水性，三官能团氮丙啶交联剂可在常温下就与聚乙烯醇反应，这大大降低了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防水石墨烯/聚乙烯醇抗静电涂层的简便制备方法。制备过程中，首先称取一定量的粒状聚乙烯醇溶于去离子水，之后加入三官能团氮丙啶交联剂搅拌充分反应，加入羧甲基纤维素钠加热使其溶解至澄清透明，最后将石墨烯浆料和少量的氢氧化钠加入前面的溶液中，超声分散一定时间。分散均匀后，将制备好的石墨烯分散液涂覆于基材上，或自然干燥，或在烘箱中固化。

本发明提供的防水石墨烯/聚乙烯醇抗静电涂层的制备工艺过程，具体步骤是：

1)将粒状的的聚乙烯醇加热溶于去离子水中。

2)在步骤1的溶液中加入三官能团氮丙啶交联剂，搅拌充分反应；

3)在步骤2的溶液中加入羧甲基纤维素钠，加热搅拌溶解至溶液澄清透明。

4)在步骤3的溶液中加入石墨烯浆料和氢氧化钠，稍加搅拌后放入超声机中超声，得到石墨烯分散液；

5)把步骤4得到的石墨烯分散液用流延法涂覆到不同的基体上(PET，聚酰亚胺，玻璃板上等)；

6)自然干燥，得到涂覆于基底上的石墨烯抗静电涂层。