[发明专利]一种石墨烯分散剂和石墨烯/生漆复合防腐涂料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体地，涉及一种石墨烯分散剂和石墨烯/生漆复合防腐涂料的制备方法。

背景技术

自从人类社会进入钢铁时代，腐蚀的危害便如影随形——它就像一种慢性毒药，发展过程极为缓慢，易被人们忽略。我国每年因腐蚀造成的经济损失约占全年国内生产总值的3.34％，超过两万亿元人民币。腐蚀导致了高成本的损失，促使了全球研究人员不断寻找减少腐蚀的措施。目前，研究人员已经探索出了许多有效的方法将腐蚀最小化。有机涂料(单/多成分，复合材料和共混物等)是应用最广泛的腐蚀控制策略之一。由于石墨烯具有良好的热稳定性，优异的不渗透性以及对氧气，水和腐蚀性离子有效的阻隔等优异性能，在金属防腐方面有着较为明显的优势，也因此成为了金属保护领域研究的热点。但是，强大的范德华力和高比表面积使得石墨烯容易聚集在一起，限制其广泛使用。研究表明，可采用多种方法对其进行改性和分散石墨烯，例如氧化-还原法对石墨烯表面进行改性可达到分散的目的。然而，利用氧化还原法对石墨烯水溶液进行改性过程中，往往因石墨烯分散效果不佳或抗沉降时间太短而影响石墨烯的应用效果。

在开发新的腐蚀涂层时，鉴于低挥发性有机溶剂化合物(VOC)以及低污染等特性，作为金属保护体系的环保涂料受到越来越多的关注。生漆，又叫大漆或者国漆，是具有高固含量的天然涂料，其主要盛产于东亚和东南亚，而中国是最大的生漆生产国。通过空气中与氧气的接触，生漆中的漆酚由于漆酶的催化作用，产生氧化聚合反应，使得生漆能在常温下自然固化成膜。在这个意义上，生漆作为天然涂层，具有良好的性能，包括耐久性，不渗透性和耐化学性以及对氧气，水和氯离子有较好的抑制性能。在生漆中加入分散的石墨烯水溶液，不但可以有效提高生漆的防腐蚀性能，而且在制备生漆涂料的过程具有零VOC，减少有机溶剂对人体的伤害及对环境的污染。因此，这种环境友好型的涂料具有应用的前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：本发明提供一种能够高效分散石墨烯的石墨烯分散剂和对环境友好的石墨烯/生漆复合防腐涂料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种石墨烯分散剂的制备方法，包括以下步骤：

S10、取木质素磺酸钠、过硫酸铵和去离子水，加入反应容器中搅拌，使木质素磺酸钠充分溶解；

S20、再加入反式-1,2,3-丙烯三羧酸和丙烯酰铵进行反应，反应完全后，将反应液冷却到室温；

S30、向反应液中滴加有机溶剂，析出固体沉淀物，过滤得到粗产物，将得到的粗产物提纯干燥后得到石墨烯分散剂。

本发明的有益效果在于：1)制造成本低廉。以造纸产业中产生大量的副产物木质素磺酸钠为原料进行化学改性制得改性木质素作为石墨烯的分散稳定剂，制造成本低廉；2)制得的分散剂分散效果好，抗沉降时间长达60天。运用改性木质素进行分散石墨烯水溶液，能够快速、有效的使石墨烯均匀地分散开来，明显提高了石墨烯分散液的抗沉降时间，使得石墨烯分散液的抗沉降时间长达60天以上；3)操作简单易实现。本方案所用试剂均可直接市场采购得到，反应条件也较为温和，操作简便易实现。

本发明还包括一种石墨烯/生漆复合防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1将上述方法制备的石墨烯分散剂溶于水中，超声使其完全溶解后，调节pH值呈碱性后，加入石墨烯超声混匀后制得石墨烯分散液；

S2将所述石墨烯分散液加入到生漆中，搅拌均匀后，得到石墨烯/生漆复合防腐涂料。

本发明的有益效果在于：制备得到的石墨烯/生漆复合防腐涂料，具有优异的防腐性能；同时该防腐涂料高固份且零VOC，是一种绿色可再生防腐涂料。

附图说明

图1所示为原料木质磺酸钠和本发明实施例5制得的石墨烯分散剂和的红外光谱图；

图2所示为本发明实施例6制得的石墨烯分散剂和混合石墨烯分散液的紫外-可见吸收光谱图；

图3所示为添加了本发明实施例7制备的石墨烯分散剂和未添加石墨烯分散剂的石墨烯分散效果图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于:以造纸产业中产生大量的副产物木质素磺酸钠为原料，被反式-1,2,3-丙烯三羧酸及丙烯酰铵酯化后制得高效分散的石墨烯分散剂。

一种石墨烯分散剂的制备方法，包括以下步骤：

S10、取木质素磺酸钠、过硫酸铵和去离子水，加入反应容器中搅拌，使木质素磺酸钠充分溶解；