石墨烯基涂层和其应用制造技术

本发明专利技术提供一种石墨烯基涂料分散液，至少包括石墨烯或其衍生物、陶瓷氧化物或其前驱体、氟硅单体或其聚合物、水，其中石墨烯及其衍生物选自石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点、石墨烯微球、氧化石墨烯微球、纳米石墨烯、纳米氧化石墨烯、功能化石墨烯中的至少一种。本发明专利技术的涂料分散液所制备的涂层具有良好的拒水性、拒油性、抗静电性、耐磨性、附着性及耐腐蚀性等，可应用于卫浴、海洋装备、汽车的表面防污、防油、防水、防腐蚀、防磨损等防护。本发明专利技术的涂料分散液制备工艺简单，易于控制、成本低，具有广阔的应用前景。

Graphene based coatings and their applications

The invention provides a graphene based coating dispersion, at least including graphene or its derivatives, ceramic oxide or its precursor, fluorosilicone monomer or polymer, water, the graphene and its derivatives from graphene, graphene oxide and graphene quantum dots, graphene oxide and graphene quantum dots microspheres, graphene oxide and graphene nano microspheres, nano graphene oxide and graphene in at least one. The invention of the coating dispersions prepared by coating with water and oil repellency, antistatic property, wear resistance, adhesion and corrosion resistance to good, can be used in the bathroom, marine equipment, automotive surface antifouling, anti oil, waterproof, anti-corrosion and anti abrasion protection. The preparation method has the advantages of simple preparation process, easy control and low cost, and has wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯基涂层和其应用
本专利技术属于涂层领域，涉及石墨烯基涂料分散液、涂层和其应用。
技术介绍
海洋装备、卫浴、汽车、建筑外墙等表面容易受到油、水、灰尘、生物等的附着污染而影响其美观或使用性能，但目前针对防附着、防污、易清洁涂层的研究较少，特别是环保涂层更是稀少。公开号104761934A专利公开了一种包含硅烷偶联剂和纳米硅溶胶的易清洁涂层，以提高其拒水性，达到易清洁的目的，但是涂层耐磨性不足，使用寿命短；公开号104559611A专利公开了一种包含氟碳树脂的易清洁氟碳漆，因为氟离子半径小，具有拒水和拒油的双从特性，适用于易清洁涂层，但氟碳树脂只能溶解极少的之中有机溶剂中，不利于环保。公开号1501965专利公开了一种含氟硅烷和二氧化硅等的涂层，但其制备的涂层附着力、抗静电性和耐磨性不足。本专利技术针对以上不足提出一种石墨烯基涂层，与现有技术相比具有良好的拒水性、拒油性、防静电、耐磨性、附着力、耐腐蚀，并且长寿命、耐高温性能良好。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种石墨烯基涂料分散液，至少包括石墨烯或其衍生物、陶瓷氧化物或其前驱体、氟硅单体或其聚合物、水，其中石墨烯及其衍生物选自石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点、石墨烯微球、氧化石墨烯微球、纳米石墨烯、纳米氧化石墨烯中、功能化的石墨烯的至少一种，优选地为氧化石墨烯。优选地石墨烯及其衍生物的粒径D90为10nm～10μm，优选地粒径D90为50nm～1μm，更优选地粒径D90为100nm～500nm本专利技术中，陶瓷氧化物选自二氧化硅、二氧化锆、二氧化钛中的至少一种；优选地陶瓷氧化物的前驱体选自硅酸乙酯、硅酸丙酯、硅酸丁酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯、碳酸锆铵、硝酸锆、乙酸锆、硝酸氧锆、硫酸锆、氯化锆中的至少一种。本专利技术中，氟硅单体及其聚合物可分散于水中，优选地选自三氟丙基甲基二氯硅烷、三氟丙烯、三氟丙基甲基环三硅氧烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、(N-全氟辛基磺酰基)-氨丙基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟烷基丙基甲基丙烯酸酯、氨基改性氟硅聚合物、氟硅共聚物、羟基氟硅油、甲基氟硅油、氟改性聚醚聚硅氧烷中的至少一种。优选地石墨烯基涂料分散液中氟硅单体由硅烷偶联剂对于含氟单体进行改性制得的；氟硅聚合物由有机硅单体和含氟单体共聚制得的。本专利技术中，石墨烯基涂料分散液中石墨烯及其衍生物占涂料分散液的质量分数为0.001wt％～1wt％，优选地质量分数为0.005wt％～0.5wt％，更优选地质量分数为0.01wt％～0.1wt％。石墨烯基涂料分散液陶瓷氧化物及其前驱体占涂料分散液的质量分数0.1wt％～20wt％，优选地质量分数为0.5wt％～10wt％，更优选地质量分数为1wt％～5wt％。石墨烯基涂料分散液中氟硅单体及其聚合物占涂料分散液的质量分数为0.001wt％～1wt％，优选地质量分数为0.005wt％～0.5wt％，更优选地质量分数为0.01wt％～0.1wt％。本专利技术中，一种石墨烯基涂层由石墨烯基涂料分散液制得；更优地是将石墨烯基涂料分散液通过浸涂、喷涂、刷涂、旋涂、辊涂、电泳等方式被覆于基体表面，固化成膜制得。石墨烯基涂料分散液、石墨烯基涂层可应用于卫浴、海洋装备、汽车、建筑的表面处理。本专利技术的石墨烯基涂料分散液的优点是为水性涂料分散液，环保。本专利技术石墨烯基涂料分散液所制备的石墨烯基涂层，具有良好的拒水性、拒油性、防静电、耐磨性、附着力、耐腐蚀，并且长寿命、耐高温性能良好。涂料分散液的制备工艺简单，适应多种涂层制备方法，可控性好，成本低，环保，适合于规模化应用推广。具体实施方式本专利技术公开了种石墨烯基涂料分散液，至少包括石墨烯或其衍生物、陶瓷氧化物或其前驱体、氟硅单体或其聚合物、水，其特征在于石墨烯及其衍生物选自石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点、石墨烯微球、氧化石墨烯微球、纳米石墨烯、纳米氧化石墨烯、功能化石墨烯中的至少一种，优选地为氧化石墨烯，因为氧化石墨烯在水中分散性好，而且表面含丰富的官能团，与其他组分的结合力强。优选地石墨烯及其衍生物的粒径D90为10nm～10μm，优选地粒径D90为50nm～1μm，更优选地粒径D90为100nm～500nm。该石墨烯基涂料分散液的制备工艺简单，适应多种涂覆方法，可控性好，成本低，环保，适合于规模化应用推广。由于石墨烯具有抗静电、耐磨、耐酸碱腐蚀和耐高温的性质，因此本专利技术石墨烯基涂料分散液所制备的石墨烯基涂层具有良好的抗静电性、耐磨性、耐腐蚀性及长寿命、耐高温等特性。根据本专利技术，陶瓷氧化物选自二氧化硅、二氧化锆、二氧化钛中的至少一种；他们都具有好的耐磨性、腐蚀性和成膜性。优选地陶瓷氧化物的前驱体选自硅酸乙酯、硅酸丙酯、硅酸丁酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯、碳酸锆铵、硝酸锆、乙酸锆、硝酸氧锆、硫酸锆、氯化锆中的至少一种。石墨烯基涂料分散液中优选加入纳米二氧化硅、二氧化锆或二氧化钛中的一种，优选地纳米颗粒的粒径为5nm～100nm，更优选地为10nm～50nm。一方面采用纳米颗粒，有利于卫浴、汽车表面纳米级厚度或微米级厚度涂层的制备，而且涂层更致密，另一方面单独制备好二氧化硅、二氧化锆或二氧化钛纳米颗粒再将纳米颗粒进行表面处理，并加入石墨烯基涂料分散液中，与采用前驱体相比，可以根据需要提高烧结温度，以提高纳米颗粒的耐腐蚀性、耐磨性、耐候性等。根据本专利技术，氟硅单体及其聚合物可分散于水中，这是本专利技术石墨烯基涂料分散液的一个关键之处，优选地氟硅单体及其聚合物选自三氟丙基甲基二氯硅烷、三氟丙烯、三氟丙基甲基环三硅氧烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、(N-全氟辛基磺酰基)-氨丙基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟烷基丙基甲基丙烯酸酯、氨基改性氟硅聚合物、氟硅共聚物、羟基氟硅油、甲基氟硅油、氟改性聚醚聚硅氧烷中的至少一种，优选地为三氟丙基甲基二氯硅烷或氟改性聚醚聚硅氧烷中的至少一种。更优选地石墨烯基涂料分散液中氟硅单体由硅烷偶联剂对于含氟单体进行改性制得的；氟硅聚合物由有机硅单体和含氟单体共聚制得的。一方面可以降低成本，另一方面也可以在石墨烯基涂料分散液制备过程中同步完成。根据本专利技术，石墨烯基涂料分散液为水性涂料分散液，符合环保、低成本的趋势，为了促进涂料分散液中各组分的分散和兼容，也可以添加少量乙醇、丙酮、丙醇、乙酰丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇中的至少一种有机溶剂；优选地石墨烯基涂料分散液中还包含少量表面活性剂。根据本专利技术，石墨烯基涂料分散液陶瓷氧化物及其前驱体作为涂料分散液的主要固体成分，陶瓷氧化物及其前驱体占涂料分散液的质量分数0.1wt％～20wt％，优选地质量分数为0.5wt％～10wt％，更优选地质量分数为1wt％～5wt％。根据本专利技术，石墨烯的质量比重非常小，而体积比重非常大，比表面积也大，石墨烯在石墨烯基涂料分散液中分散良好，并形成骨架，即可发挥出最好的效果，因此石墨烯及其衍生物占涂料分散液的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯基涂料分散液，至少包括石墨烯或其衍生物、陶瓷氧化物或其前驱体、氟硅单体或聚合物、水，其特征在于石墨烯及其衍生物选自石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点、石墨烯微球、氧化石墨烯微球、纳米石墨烯、纳米氧化石墨烯、功能化石墨烯中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基涂料分散液，至少包括石墨烯或其衍生物、陶瓷氧化物或其前驱体、氟硅单体或聚合物、水，其特征在于石墨烯及其衍生物选自石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点、石墨烯微球、氧化石墨烯微球、纳米石墨烯、纳米氧化石墨烯、功能化石墨烯中的至少一种。2.如权利要求1所述的石墨烯基涂料分散液，其特征在于优选地石墨烯衍生物为氧化石墨烯，优选地石墨烯及其衍生物的粒径D90为10nm～10μm，优选地粒径D90为50nm～1μm，更优选地粒径D90为100nm～500nm。3.如权利要求1所述的石墨烯基涂料分散液，其特征在于陶瓷氧化物选自二氧化硅、二氧化锆、二氧化钛中的至少一种；优选地陶瓷氧化物的前驱体选自硅酸乙酯、硅酸丙酯、硅酸丁酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯、碳酸锆铵、硝酸锆、乙酸锆、硝酸氧锆、硫酸锆、氯化锆中的至少一种。4.如权利要求1所述的石墨烯基涂料分散液，其特征在于氟硅单体或聚合物为水性材料，可溶解或分散于水中，优选地选自三氟丙基甲基二氯硅烷、三氟丙烯、三氟丙基甲基环三硅氧烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、(N-全氟辛基磺酰基)-氨丙基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟烷基丙基甲基丙烯酸酯、氨基改性氟硅聚合物、氟硅共聚物、羟基氟硅油、甲基氟硅油、氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：张易宁，陈素晶，刘永川，张祥昕，王维，陈远强，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35