石墨烯研究进展及在水性涂料中应用简况

1、 2015 年 第 04 期 刘国杰： 石墨烯研究进展及在水性涂料中应用简况 料。 整个反应过程见图5。 用1H-NMR、 FTIR、 XPS、 GPC、 AFM、 HRTEM等 表征了GO、 f-GNS的结构， 基本验证了图5所示的分 子结构式与反应过程， 及f-GNS/WPU纳米复合涂料 T2和T3代表了 产品结构和组成。 纳米复合物中的T1、 单、 二和三取代的硅烷键合， 证实在APTES封端的 WPU和f-GNS相邻的硅氧烷分子之间缩聚反应， 形 成共价键。 O OH 98%H2SO4 NaNO3， KMnO4 HO O COOH OH OH O O COOH OH O HOOC (G

2、O O O Si O O O Si O OH NH2 HN COOH O HN CH3CH2O Si CH3CH2O DCC CH3CH2O OH O COOH OH OH HO NH O Si O O HO O HOOC NH O Si O O (f-GNS ATPS封端聚氨酯+ f-GNS O COOH HO 溶胶-凝胶 OH O HO NH COOH OH NH T1 HO Si OH O Si O COOH O OH HOOC OH O OH NH HOOC NH O HO HO Si O Si O Si O OH OH HO Si OH OH O Si Si O O O Si HO

3、T2 NH OH HO Si OH O Si O O Si O HO HO Si O Si O OH HO T 3 HN O OH NH HO OH COOH O COOH OH COOH HO O HOOC Si OH O Si 聚氨酯链 HO 图5 用溶胶-凝胶法制备f-GNS/WPU纳米复合涂料过程 Fig. 5 f-GNS/WPU Nano Composites Coatings Preparation Process by Sol-gel Method 27 行业走势 技术进展 Industrial Trends Technical Progress 中国涂料 第 30 卷 4 结

4、语 研发热潮在全球突起 4.1 石墨烯具有独特性能， 石墨烯是当今世界发现的 的晶体材料， “至薄” 厚度只有1个碳原子， 也是 材料之一， 并具有 “至坚” 高导电性、 高导热性。 预测在航空航天、 宇宙探测、 海 洋开发、 国防工业、 国民经济各方面具有不可估量的 应用前景， 研究热潮在全球突起， 国内也起步不俗， 发展较快。 4.2 石墨烯在改性涂料性能方面展示了新的前景 对石墨烯在导电、 防腐、 阻燃、 导热和高强度等 功能涂料中都具有非常诱人的潜在前景。 石墨烯与各种涂料树脂通过物理共混、 原位聚 合和溶胶-凝胶技术等法复合； 或用偶联剂修饰， 或 采用原位聚合等工艺。 这些工艺在改

5、性水性涂料中 均证实可行， 且性能改进明显。 水性涂料经石墨烯改 性， 其性能有望 其进一步发展可期。 “更上一层楼” ， 要正确促进 4.3 石墨烯改性涂料研发步伐初迈， 石墨烯生产及应用的开发热潮持续升温， 但应 冷静对待。 对生产企业而言， 石墨烯生产技术是否达 到国际最先进， 是否符合清洁文明生产工艺要求， 成 本是否合理， 有很多技术工作要做。 石墨烯在涂料中的应用， 国内有不少研究工作 和专利发表， 发展势头较好， 但不能说 “已入佳境” 。 石墨烯和涂料树脂复合方法、 助剂选择、 功能性改 进， 研发的空间都很大。 国内发表石墨烯改性水性涂 料的工作和专利多是实验室成果， 要达到

6、实用并产 业化， 要更多投入， 有很多研发工作要做。 千万不要搞商业炒作， 要以科学态度做扎实工 作， 正确促进石墨烯改性涂料健康发展！ 4 MEYER J. C., GEIM A. K., KATSNELSON M.I., et al. The structure of suspended graphene sheetsJ. Nature,2007,446(7 131:60-63 5 王耀文.聚苯胺与石墨烯的制备及其在防腐涂料中的 6 新型.各国石墨烯产业化研究热点分析J.化工新型材 7 孙晓霞 . 石墨烯 : 产业起步引导为重 J. 新材料产业 , 8 W ILLIA M S.,H U M

7、 M ER S J . R ., R IC H A R D E. the American Chemical Society,1958,80(6:1 339 2013(9:1-3 料,2014,42(10:238 应用D.哈尔滨:哈尔滨工程大学,2012 OFFEMAN. Preparation of graphitic oxideJ. Journal of 9 YUAN-HSIANG YU, YAN-YU LIN, CHIA-HSUAN LIN, et al. High-performance polystyrene/graphenepropertiesJ. Polymer Chemistr

8、y,2014,5(2:535-550 based nanocomposites with excellent anticorrosion 10 李静 , 杨真真 , 邱汉迅 , 等 . 一种钛酸酯偶联剂修饰法 P.2013-10-09 制备水溶性石墨烯的方法:中国,CN103342904A 11 北京大学.高性能水性石墨烯导电涂料及其制备方法: 12 陈名海.一种石墨烯改性的耐磨水性玻璃涂料及其制 13 陕西科技大学.一种氧化石墨烯改性聚合物水泥防水 14 李友良,徐晓,陆国强,等.一种石墨烯/水性聚氨酯纳米 15 于欢.石墨烯/TiO2复合材料改性水性聚氨酯防污涂层 16 陕西科技大学.原位

9、法制备含石墨烯的水性聚氨酯复 合导电涂料及其方法 :中国,CN103805046AP.201405-21 研究D.大连:大连海事大学硕,2013 复合材料的制备方法:中国,CN103804625AP.2014 涂料的制备方法:中国, CN103193426AP.2013-07-10 备方法与应用:中国,CN103059691AP.2013-04-24 中国,CN103131232AP.2013-06-05 参考文献 1 张春颖 . 金属防腐新突破 石墨烯涂料具有巨大潜能 /news/jishuyingyong/guonei/2013/1024/7509. html EB/OL. 中国腐蚀与防护网 ,2014-01-03.http:/www. 17 XIN WANG, WEIYI XING, LEI SONG, et al. Fabrication and characterization of grapheme-reinforced waterborne polyurethane nanocomposite coatings by the sol-gel 4 778-4 784 methodJ. Surface & Coatings Technology,2012,206(23: 2 沈海斌 , 刘琼馨 , 瞿研 . 石墨烯在涂料领域中的应