[发明专利]一种石墨烯基自修复超疏水涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯基自修复超疏水涂层的制备方法。该方法采用十八胺改性氧化石墨烯，得到具有自修复功能的超疏水材料，再经喷涂、刷涂、抽滤、浸渍等方法在基材表面形成涂层，干燥后形成石墨烯基自修复超疏水材料。当涂层受到使用环境中紫外线、酸碱程度、离子刻蚀的影响而丧失超疏水性时，涂层表面结构自发重组，愈合呈初始状态，恢复涂层的超疏水性能，实现超疏水涂层的自我修复。本发明的自修复超疏水涂层制备方法，制备工艺简单易行，反应条件温和且成本低廉，涂层具有自清洁、自修复、抗粘附、耐腐蚀及耐紫外的特点，涂层超疏水性及自修复超疏水性不受基材限制，为延长超疏水涂层的使用寿命提供了一种新方法。

技术领域

本发明涉及一种自修复超疏水涂层，具体涉及一种石墨烯基自修复超疏水材料及涂层的制备方法。

背景技术

超疏水表面是自然界常见的一种现象，如水滴在荷叶、水稻叶等植物表面的迅速滚落。超疏水现象是指固体表面水滴静态接触角达150°以上，滚动角小于10°的状态，超疏水材料具有自清洁、防腐蚀、防污防雾、抗冰防尘等重要特性，在建筑、汽车、管道运输、金属等行业的防污防腐中具有实际应用价值，在生产及生活中的众多领域具有广泛的应用前景。石墨烯自身的拒水效果良好，其含氧衍生物氧化石墨烯利于改性，可提高与其他基材的相容性，同时赋予石墨烯基材料优异的机械稳定性、电热学等性能，疏水作用有利于延长这些材料的使用寿命，保证材料的使用效果，并扩大材料的使用范围，减弱外界条件对材料的影响。

日常使用中的超疏水涂层在外界紫外线、酸碱环境等条件的考验下遭受破坏而失去超疏水性能，因此性能单一的超疏水表面往往无法达到实际使用需求，从而研发可自修复的超疏水涂层显得尤为必要，即超疏水涂层被外界条件破坏失去超疏水性后，通过简单易行的方式处理即可的自修复超疏水涂层，以满足实际应用中的各项需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有超疏水涂层的缺陷，提供一种石墨烯基自修复超疏水涂层的制备方法。本发明制备的超疏水涂层具有制备过程简单易行且涂层使用范围不受限制的特点，制得的超疏水涂层同时具有耐酸碱、耐紫外线的多功能性。

为了实现上述目的，本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种石墨烯基自修复超疏水涂层的制备方法包括以下步骤：

1）制备自修复超疏水材料：将氧化石墨烯和无水乙醇混合均匀后超声分散10~30min，再加入十八胺继续超声处理1~2 h，将超声处理后的分散液置于三口烧瓶中，80~160℃回流反应6~24 h，冷却至室温，以无水乙醇离心洗涤6次，除去未反应的十八胺，将得到的黑色固体放于60~180 ℃的真空干燥箱至完全干燥，得到自修复超疏水材料。

其中所述氧化石墨烯的包括由化学氧化还原法和超声剥离氧化石墨法制得的氧化石墨烯。

其中所述氧化石墨烯、十八胺和无水乙醇的质量比为1：（5~15）：（150~500）。

其中所述当干燥条件为180 ℃时可省去回流反应过程，即对超声处理后的分散液直接离心洗涤，并在180 ℃条件下至完全干燥。

2）制备自修复超疏水涂层：将自修复超疏水材料和溶剂配制200 mL分散液并超声分散10~60 min；使分散液均匀分布于固体基材表面，待干燥后形成自修复超疏水涂层。

其中所述溶剂为无水乙醇、丙酮、及N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

其中所述200 mL均匀分散液的浓度为0.5~1.5 mg/mL。

其中所述固体基材包括玻璃、塑料、陶瓷、纸张、海绵、金属（例如铁、铝、铜等）或布基（例如纺织布、无纺布、滤布、超细纤维基布等）。

其中所述形成自修复超疏水涂层的方法包括喷涂、刮涂、刷涂、抽滤、或浸渍。

本发明具有以下优点：