[发明专利]一种防腐涂料专用高分散性石墨烯母料的制备方法

说明书

针对目前石墨烯在防腐涂料中应用存在难以分散的缺陷，以及石墨烯的层容易重新重叠聚集的缺陷。本发明提出一种防腐涂料专用高分散性石墨烯母料的制备方法，其技术点在于先将玻璃微珠由氢氟酸深度刻蚀成多孔状使其开孔率提升，再进行等离子体表面处理，通入惰性气体进行保护，同时利用放电等离子体将石墨烯焊接至微珠孔穴内，冷却后与载体树脂经螺杆挤出造粒制得高分散性母料。使用该母料带来的显著效果是球形表面的玻璃微珠流动性好，从而带动负载的石墨烯均匀分散，有效解决了石墨烯易重叠团聚的难题。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域，具体涉及一种防腐涂料专用高分散性石墨烯母料的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由单层厚度碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状晶体材料。由于石墨烯具有独特的物理化学性质，如高比表面积、良好的导电性和机械性能、优异的光学和热力学性能等，已经成为各个领域研究的焦点。其在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能， 具有广阔的应用前景。但是，由于石墨烯晶体的特殊结构，片层与片层之间存在范德华力，导致其化学稳定性高，极易发生团聚，很难溶于水或其它有机溶剂中，这阻碍了石墨烯的进一步研究和发展。因此对石墨烯进行功能化以提高石墨烯在基体中的分散性尤为重要。

中国专利申请“一种石墨烯导电母料及其制备方法”，申请号为CN201610918490.2提供一种石墨烯导电母料及其制备方法。本发明采用一带有剪切齿的强剪切螺杆挤出机，将石墨原料与热熔物料均匀混合，利用剪切齿的强剪切作用，将石墨剥离成石墨烯，并且将石墨烯沿螺杆旋转方向均匀分散开，得到分散均匀的石墨烯熔融物，最后通过挤出造粒，获得石墨烯导电母料。该发明提供上述方法克服了现有技术中通过采用石墨烯干粉作为原料制备石墨烯导电母粒导致生产成本高，使用危险性大，制备的导电母料中石墨烯的分散性差，成品率低的技术问题，实现了生产成本大幅降低的同时提高了石墨烯在母料中的分散性，易于石墨烯的高效利用的技术效果，进一步，原料和产品易于存储，安全性高。但是该技术的缺陷也极为明显：一方面，在对石墨烯进行分散时，该技术采用热熔材料包裹的方法提高石墨烯的分散性，被热熔材料包裹的石墨烯往往会因此失去物理或化学活性，不能起到本身的作用。另一方面，由于本发明挤压加料过程的未对石墨烯进行分散性预处理，导致石墨烯在加料或者加压过程中就发生了团聚现象，而且这一团聚现象是无法逆转的。

中国专利申请“一种提高石墨烯在聚合物基体中分散性的方法”，申请号为CN201510916570.X提供一种提高石墨烯在聚合物基体中分散的方法，即首先将聚合物、石墨烯和路易斯酸催化剂以100︰3～10︰0.1～2组分配比进行熔融混合，得到聚合物/石墨烯复合材料母料。之后将路易斯酸去除，将制备的母料与聚合物混合得到含有较低石墨烯含量的纳米复合材料。所得到的聚合物/石墨烯复合材料与未采用路易斯酸催化剂处理得到的聚合物/石墨烯复合材料相比，前者聚合物基体中石墨烯分散更加均匀，团聚体明显减少，更加均匀的分散有助于进一步提升复合材料的热氧稳定性能。该技术同样需对改性材料进行热熔处理，石墨烯颗粒或粉末汇报完全包裹，失去物化活性；同时，由于该方法的分散过程中石墨烯的流动性差，导致石墨烯的分散并不完全均匀。

综上所述，如何提高石墨烯分散性，克服石墨烯重叠或团聚现象是石墨烯材料运用的重要关键技术。虽然已经有研究者门提出了提高石墨烯分散性的方法，但是却都存在各种各样的缺陷，比较突出的缺点有两处。一，现有的石墨烯分散技术多采用热熔材料包裹、防止石墨烯之间相互接触的方式分散石墨烯，这种方法导致石墨烯被热熔材料包裹，从而失去物理或化学活性。二，石墨烯材料本身的流动性差，现有的分散技术均为考虑在分散过程中的团聚现象，导致在分散过程中出现了不可逆转的团聚现象，从而使得产品留有缺陷。

发明内容

针对上述的现有石墨烯在防腐涂料中应用存在难以分散和石墨烯的层容易重新重叠聚集的缺陷，以及现有的石墨烯分散技术中存在石墨烯分散性不足、物化活性不好以及分散过程中存在不可逆转的团聚现象等不足，本发明提出一种防腐涂料专用高分散性石墨烯母料的制备方法。