[发明专利]一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料及其制备方法，以氟硼酸为掺杂剂，利于水热反应的高温高压条件，在还原氧化石墨烯的同时，将氟原子和硼原子一同掺杂在石墨烯基面，从而获得氟、硼双掺杂石墨烯。经氟、硼双掺杂后的石墨烯由于能带结构改变，电导率显著降低，从而有效抑制了石墨烯的腐蚀促进活性。并且由于氟原子的引入，大大降低了石墨烯的表面能。将氟、硼双掺杂石墨烯分散在醇酸树脂后，所得的氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料具有优异的抗菌性、疏水性和防腐性能。

技术领域

本发明属于溶剂涂料技术领域，具体涉及一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料，其防腐性能得到显著提高。

背景技术

醇酸树脂由于其价格低廉，耐候性优良，光泽持久，附着力强，漆膜柔韧且耐摩擦而成为广泛使用的防腐涂料基体树脂。然而，醇酸树脂在干燥固化过程中由于溶剂的挥发，不可避免地在涂层中留下大量结构缺陷，致使涂层的防腐性能不佳。为了提高醇酸树脂涂料的防腐性能，在涂料中混入阻隔性的防腐填料是一种有效的方式。最近几年，单原子厚度的石墨烯由于其优异的抗渗透性，稳定的化学惰性和热稳定性等而成为防腐领域中的理想填料。然而，石墨烯还具有优异的导电性。虽然这会使得石墨烯在光电子等领域具有极大的应用潜力，但是在防腐领域这将造成严重的危害。因为当涂层受损时，或者当长时间浸泡在海水中腐蚀性介质渗透至石墨烯-金属基底接触点时，将会在石墨-金属基底-NaCl溶液体系中形成腐蚀原电池。由于高导电性的石墨烯具有稳定的化学惰性，因此在腐蚀原电池中将作为阴极，而相对具有活泼性质的金属基底如镁，铝，铁，铜等将作为阳极而被加速腐蚀。

而现有的抑制石墨烯腐蚀促进作用的方式大多是利用绝缘材料（例如SiO₂，ZrO₂等）将石墨烯进行封装，避免石墨烯与金属基底的直接接触。虽然这种方式能够避免腐蚀原电池的形成，但是由于对石墨烯进行封装后会显著增大石墨烯的厚度，厚度增大将导致石墨烯的阻隔效率降低。因为在相同的涂层厚度下，石墨烯的厚度越小，所形成的搭接层数越多，腐蚀介质的渗透路径越长，防腐性能越好。而石墨烯的厚度增大将导致在相同涂层厚度下搭接层数的降低，因此复合涂层的致密性相应降低，防腐性能提升能力下降。

鉴于此，提供一种在降低石墨烯电导率以抑制石墨烯腐蚀促进活性的同时，依然保持石墨烯单原子厚度的要求以最大程度地提升复合涂层的防腐性能的策略，并将其应用于醇酸树脂防腐涂料是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有醇酸树脂涂料在干燥固化过程中留下的大量结构缺陷，疏水性不佳，阻隔性能较差等问题，提供了一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备方法。以氟硼酸为掺杂剂，利用水热反应的高温高压条件，将氧化石墨烯还原的同时，在石墨烯基面上引入氟原子和硼原子，从而制备一种超薄单原子层厚的氟、硼双掺杂石墨烯。经氟、硼双掺杂后的石墨烯由于能带结构改变，电导率显著降低，从而有效抑制了石墨烯的腐蚀促进活性。并且由于氟原子的引入，大大降低了石墨烯的表面能。将氟、硼双掺杂石墨烯分散在醇酸树脂后，超薄氟、硼双掺杂石墨烯在醇酸树脂中形成致密的搭接层以改善复合涂层的阻隔性能，并由于氟原子的掺杂提升复合涂层的疏水性和抗菌性，从而显著增强复合涂层的防腐性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备方法，以氟硼酸为掺杂剂，利于水热反应的高温高压条件，在还原氧化石墨烯的同时，将氟原子和硼原子一同掺杂在石墨烯基面，从而获得氟、硼双掺杂石墨烯。并将其均匀分散至醇酸树脂中，以获得氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料。

所述的氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤S1氧化石墨烯的制备：