石墨烯水性分散液在水性涂料中的应用

发布日期：

2022-09-23

　　石墨烯的独特性能改善了水性涂料性能，促进了发展，并给涂料行业带来了新的期待。石墨烯水性分散液在涂料中首先应用改性溶剂型涂料，但改性水性涂料也有明显进展。改性方法可以由混合法复合改性、现场聚合和溶胶-凝胶技术复合法进行改性，可以用偶联剂进行修饰，同时实行不同的功能改性。

　　石墨烯的独特性能改善了水性涂料性能，促进了发展，并给涂料行业带来了新的期待。石墨烯水性分散液在涂料中首先应用改性溶剂型涂料，但改性水性涂料也有明显进展。改性方法可以由混合法复合改性、现场聚合和溶胶-凝胶技术复合法进行改性，可以用偶联剂进行修饰，同时实行不同的功能改性。

　　由于涂料配方的差异及原材料选择工艺的变化，首先要进行试验，确定石墨烯的应用及可行性。油漆生产过程中，油漆分散是与油漆的储存、施工、外观、漆膜的性能等直接相关的非常重要的生产环节，因此合理选择石墨烯分散剂或其他化学助剂是非常重要的生产环节。但是油漆浆分散的好坏不仅与分散剂有关，还与油漆配方的制定和原料的选择有关。

　　石墨烯水性分散液可以在涂料中制备纯石墨烯涂料和石墨烯复合涂料，主要是指纯石墨烯在金属表面具有防腐、导电等作用的功能性涂料。后者主要是指石墨烯先与聚合物树脂复合，然后用复合材料制备功能性涂料。石墨烯可以显着提高聚合物的性能。防腐涂料一直是涂料的重要分支之一。由于国民经济生产中大量金属产品的使用，对设备的防腐要求越来越高，对防腐涂料的市场需求持续上升。

　　在现有环氧防腐涂料中添加石墨烯，除了保持原来的性能外，抗冲击性、附着力、耐水性、硬度等指标也会提高。在海洋工程、交通运输、大型工业设备及市政工程设施等领域的设备防腐方面有着广泛的应用。绿色涂料是目前涂料发展的主要方向，水性涂料由于VOC低而成为绿色涂料的重要发展目标。下面介绍石墨烯水性分散液在水性环氧防腐底漆上的研究。

　　石墨烯水性分散液在防腐底漆中的应用

　　水性涂料是环保绿色涂料，水性防腐涂料在中防腐涂料领域的应用呈上升趋势，但由于水本身的特性、表面张力大，水性防腐涂料的成膜性能、漆膜防腐性能、整体上不及溶剂型防腐涂料，提高水性涂料的防腐性能是大规模应用的关键。

　　不同石墨烯添加量对水性环氧富锌防腐基体性能的影响

　　由此可见，石墨烯的添加可以大大降低锌粉的添加量，同时大大提高涂层的防腐性能，克服环氧富锌涂料、牺牲锌粉的防腐方式。石墨烯的二维雕刻结构、高比表面积、涂料叠加形成紧密的物理隔离层，具有突出的物理隔离作用。另外，由于石墨烯的高速导电性、突出的化学稳定性，添加石墨烯的环氧富锌涂料的防腐性能有了很大飞跃。不添加石墨烯的水性防腐涂料与盐雾耐受性的比较

　　可见石墨烯的加入可以显着提高水性防腐涂料的防腐性能。石墨烯的含量只有1%，耐盐雾性可提高200h。

　　石墨烯水性分散液在面漆中的应用

　　石墨烯用于面漆。

　　由于石墨烯比表面积高，吸附能力强，将石墨烯加入面漆后，在薄膜固化过程中形成网状结构，大大提高薄膜的附着力，薄膜更加稳定，强度更好。多次试验结果表明，油漆中添加石墨烯后，油漆的冲击、杯形突起、硬度和耐候性有了很大改善。

　　石墨烯的大比表面积不仅经常降低自身的吸附能力，而且影响石墨烯本身的良好性能，从而影响石墨烯增强复合材料的性能提高。此外，除非施加外力，如超声波、强力混合，否则这种复合是不可逆转的。然后加入石墨烯分散剂，均匀分散。

　　随着改性的进一步发展，石墨烯中添加石墨烯分散剂的方法也引起了研究人员的注意和研究。将聚乙烯醇(PVA)作为分散剂进一步分散溶液，在制成的复合膜中，PVA长链包裹着石墨烯层，两者结合得非常紧密，使石墨烯均匀分散在溶液中。但是该方法的可操作性比较困难，为了提高该材料的适用范围和降低成本，需要更准确地研究成膜机制。

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