[发明专利]一种氧化石墨烯包覆聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球复合防腐涂料助剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化石墨烯包覆聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球复合防腐涂料助剂及其制备方法，主要是通过单分散法制备得到粒径分布均一、微米级大小的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球；利用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)吸附在微球表面，CTAB中的铵根离子带正电，且长烷基链具有亲油性，在CTAB吸附于PGMA微球表面后使得微球表面带正电荷；氧化石墨烯(GO)具有巨大的比表面积，而且含有大量如环氧基、羟基和羧基等电负性的含氧官能团，通过静电吸附能有效地吸附阳离子，将氧化石墨烯不规则地包覆在聚合物微球的表面，得到一种氧化石墨烯包覆聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球(PGMA@GO)复合防腐涂料助剂。

技术领域

本发明属于防腐涂料领域，涉及一种氧化石墨烯包覆聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球复合防腐涂料助剂及其制备方法。

背景技术

材料的腐蚀与防护是一门非常重要的新型学科，腐蚀是金属材料失效的主要原因。金属腐蚀给国民经济生活带来重要影响，同时也时刻威胁各类工程设备的安全，逐渐成为各国高度重视的经济问题。金属的腐蚀会消耗大量的资源，在埋下重大安全隐患并造成重大经济损失的同时，也将导致一系列自然环境的污染。

目前对金属表面进行防护的主要方法有发展新型耐蚀材料、电化学保护和表面涂层等，其中表面涂层技术适用性广，成为最普遍的使用方法。近年来，石墨烯(Graphene)成为了科学界各领域的共同研究热点。有研究表明石墨烯能在金属表面与活性介质之间形成物理阻隔层，类似于鳞片的“迷宫效应”，从而阻隔水和氧气等小分子的通过，表现出优异的抗渗透性、抗腐蚀性、热稳定性和化学稳定性等，同时具有的良好的机械性能和摩擦学性能。氧化石墨烯与石墨烯相比，表面带有较多的可以改性利用的含氧有机官能团(羧基，羟基，环氧基)，这些含氧有机官能团能够与基体树脂之间具有良好的相容性，可充分发挥氧化石墨烯作为增强相在连续相中的作用，因此石墨烯有望成为一种理想的金属防腐涂层材料助剂。在石墨烯防腐涂料领域，国内外研究者做了一系列的研究，中国专利CN105524499A通过螺杆挤出机将天然鳞片石墨剪切剥离得到石墨烯微片，用于防腐涂料，具有良好的分散性和阻隔性。中国专利申请CN105838187A是冻干的氧化石墨烯按一定的质量比加到防腐涂料的稀释剂中，并用球磨机球磨一段时间，最后将分散均匀的氧化石墨烯稀释剂按质量比加入防腐涂料中，制备成氧化石墨烯防腐涂料。虽然研究学者们做了大量的石墨烯改性分散实验，但石墨烯在聚合物体系中的分散性、稳定性问题仍未得到很好解决，石墨烯在涂料中分散性问题是石墨烯防腐涂料产品至今无法大规模生产和应用的主要原因。

发明内容

本发明旨在解决现有石墨烯在防腐涂料中分散的不足，结合氧化石墨烯与聚合物微球的特点，提供一种氧化石墨烯包覆聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球复合防腐涂料助剂及其制备方法，该防腐涂料助剂同时具备缓蚀性和物理阻隔性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种氧化石墨烯包覆聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球复合防腐涂料助剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按离子型表面活性剂聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)用量为单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)用量的5～20wt％计，将PVP加入无水乙醇中，搅拌至PVP完全溶解，之后加入反应单体GMA；将反应体系通入惰性气体，然后升温至65～75℃；

(2)待步骤(1)反应体系中升温稳定后，按引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)用量为单体GMA用量的2.5～5wt％计，一次性加入用无水乙醇超声分散溶解好的AIBN，反应12～24h，利用分散聚合得到聚合物微球；

(3)将步骤(2)中得到的微球进行离心，倒去上清液，再用无水乙醇超声分散离心洗涤，至少重复前述步骤3次，洗去反应体系中未参与反应的单体以及表面活性剂，然后用蒸馏水超声分散洗涤、离心若干次，再将所得的产品进行冷冻干燥，即可得到粒径为1～2μm的单分散聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球(PGMA微球)，其相对分子量控制在8000～30000。