[发明专利]氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶在苯丙乳液中的应用

说明书

本发明公开了一种氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶在苯丙乳液中的应用，其中，所述氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶的制备方法包括如下步骤：向氧化石墨烯水溶液中加入三乙胺三氢氟酸盐，在120‑180℃反应6‑24h后，经后处理，得所述氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶。通过上述特定的方法得到的氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶在水性苯丙乳液中具有高分散性，采用氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶改性后的苯丙乳液具有优异的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于防腐材料技术领域，尤其涉及一种氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶在苯丙乳液中的应用。

背景技术

目前防止金属腐蚀最有效的方法就是采用防腐涂料将被保护金属与腐蚀性介质隔开，传统的防腐涂料大多因低温稳定性、耐酸性、耐碱性以及耐中性盐雾性差等缺陷而导致防腐性能差。石墨烯稳定的sp²杂化结构可以在金属的表面和腐蚀介质中形成物理阻隔，其热稳定性和化学稳定性能够保证其在腐蚀介质中的稳定性，因此，为提高防腐涂料的防腐性能，石墨烯作为防腐添加剂提高防腐涂料的耐腐蚀性是目前研究的热点。

但由于石墨烯会产生自身团聚，当其应用于涂料时，发生的自身团聚会导致涂膜内部产生应力集中，造成防腐性能下降，尤其是当防腐涂层出现轻微裂纹或划痕时，石墨烯的高导电性会加剧金属表面电化学腐蚀速率。

针对上述问题，现有技术中大多是在防腐涂料中添加分散剂、采用原位聚合的方式将石墨烯引入涂料、或者是对石墨烯进行改性的方式。但是，在防腐涂料中添加二氧化硅、树脂或者其他分散剂(比如苯乙烯嵌段共聚物)的方式，工艺复杂，分散效果不佳，尤其是在储存过程中依然会存在石墨烯的自身团聚。原位聚合的方式虽然能够有效解决石墨烯与涂料中聚合物的界面相容性问题，但是这种方法添加的石墨烯含量不高，防腐效果依然较差。对石墨烯进行改性的方式大多是对石墨烯表面的官能团进行修饰，但是修饰的过程中需要使用大量材料及有机溶剂，过程较为复杂，易产生环境污染。

发明内容

鉴于此，本发明提供了氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶在苯丙乳液中的应用，通过将特定的方法制得的氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶应用于苯丙乳液中对苯丙乳液进行改性，操作简单、环保，而且能够显著提高改性后苯丙乳液的防腐性能、电化学性能和化学稳定性等综合性能。此外，本发明提供的氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶的制备方法操作简单，环保，而且原料种类少且来源广，成本低。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶在苯丙乳液中的应用，所述氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶的制备方法包括如下步骤：

向氧化石墨烯水溶液中加入三乙胺三氢氟酸盐，在120-180℃反应6-24h后，经后处理，得所述氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶。

发明人经深入研究发现，通过采用三乙胺三氢氟酸盐作为掺杂剂在120-180℃与氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯反应6-24h，得到的氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶，在制备过程中不需要对氧化石墨烯进行扩孔处理，且制得的氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶在水性苯丙乳液中具有高分散性及疏水效果，能够显著提高苯丙乳液对基体的附着力以及苯丙乳液的耐腐蚀性能。

可选地，所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.5-2.0mg/mL。

优选地，所述氧化石墨烯水溶液与所述三乙胺三氢氟酸盐的体积比(15-50):1。通过限定三乙胺三氢氟酸盐与氧化石墨烯水溶液的体积比，在节省原料的同时，提高氟、氮的共掺杂效果及氟氮共掺杂氧化石墨烯在水性苯丙乳液中的分散性，分散性良好的氟氮共掺杂氧化石墨烯能够填充涂层的孔隙并阻止电解质向基材扩散，从而提高涂层的耐腐蚀性。

可选地，所述后处理包括水洗步骤。

本发明还提供了一种氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶改性苯丙乳液的方法，包括如下步骤：将所述氟氮共掺杂氧化石墨烯水凝胶加入水中分散均匀，得氟氮共掺杂氧化石墨烯水分散液；