石墨烯在水性涂料中的应用

石墨烯在水性涂料中的应用石墨烯的独特性能，可改善水性涂料性能，促进其发展，给涂料行业带来新的期待。石墨烯在涂料中应用首先是改性溶剂型涂料，但用于改性水性涂料也有明显进展。改性方法可用共混法复合改性，也可用原位聚合和溶胶-凝胶技术复合法改性，还可用偶联剂修饰，同时实行不同的功能改性。因涂料配方的不同及选择原材料工艺的变化，所以你要先行试验，以决定石墨烯的适用及可行性。在我们涂料生产过程中，颜料分散是一个很主要的生产环节，它直接关系到涂料的储存，施工，外观以及漆膜的性能等，所以合理地选择石墨烯分散剂或者其他化学助剂就是一个很重要的生产环节。但涂料浆体分散的好坏不光和分散剂有关系，和涂料配方的制定以及原料的选择都有关系。石墨烯在用于涂料中可制备纯石墨烯涂料和石墨烯复合涂料，前者主要是指纯石墨烯在金属表面发挥防腐蚀、导电等作用的功能涂料；后者主要是指石墨烯首先与聚合物树脂复合，然后以复合材料制备功能涂料，石墨烯可显著提升聚合物的性能。防腐涂料一直是涂料的重要分支之一。在国民经济生产中，大量金属制品的使用使得对设备防腐的要求很高，防腐涂料的市场需求呈现持续上升态势。在现有的环氧防腐涂料中加入石墨烯，除了保持原有性能外，还提高了抗冲击性、附着力、耐水性、硬度等指标。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应用十分广泛。环保涂料是当前涂料开发的主要方向，水性涂料由于VOC较低，因而成为环保涂料的重要发展目标。下面将介绍石墨烯在水性环氧防腐底漆中的研究。1.石墨烯在防腐底漆中应用水性涂料是环保绿色涂料，水性防腐涂料在重防腐涂料领域中的应用呈上升趋势，但由于水自身特点，表面张力大，导致了水性防腐涂料成膜性能，漆膜防腐性能，整体上不及溶剂型防腐涂料，因此，提高水性涂料的防腐性能是其能大规模应用关键。不同石墨烯添加量对水性环氧富锌防腐底漆性能的影响可以看出，石墨烯的添加可以大幅降低锌粉的添加量，同时极大地提升了涂层的防腐性能，克服了环氧富锌涂料以牺牲锌粉为代价的防腐方式。石墨烯的二维片层结构，高比表面积，使其在涂料中层层叠加，形成了致密的物理隔绝层，起到突出的物理隔绝作用。又由于石墨烯的高速导电性，突出的化学稳定性，使添加了石墨烯的环氧富锌涂料的防腐性能有了巨大飞跃。添加与未添加石墨烯的水性防腐涂料耐盐雾性能对比可以看出，石墨烯的加入可明显提高水性防腐涂料的防腐性能。石墨烯的含量仅增加1，耐盐雾性可提高200h。石墨烯在面漆中应用2.石墨烯在面漆中应用由于石墨烯的比表面积很高，因此具有很强的吸附力，在面漆中添加石墨烯后，其在漆膜固化过程中形成网状结构，极大增强了漆膜的粘结性，漆膜更加稳定，强度更好。多次试验结果显示面漆加入石墨烯后，涂料的冲击、杯突、硬度及耐候性都有了较大改善。石墨烯大的比表面积往往使其团聚在一起，不仅降低了自身的吸附能力而且影响石墨烯自身优异性能的发挥，从而影响了石墨烯增强复合材料性能改进。况且，这种团聚是不可逆的，除非施加外力，如超声和强力搅拌，然后加入石墨烯分散剂的办法使其均匀分散。随着改性的进一步发展，通过向石墨烯中添加石墨烯分散剂的方法也逐渐引起了科研工作者的注意和研究，以聚乙烯醇（PVA）为分散剂使石墨烯在溶液中更加地分散，在所制得的复合薄膜中PVA长链包裹着石墨烯片层，两相结合得非常紧密，使得石墨烯均匀分散在溶液中。但是这种方法的操控性比较困难，需要进一步精确地研究成膜的机理，从而来提高这种材料的应用范围和降低成本等。北京麦尔化工的分散剂HY-238对石墨烯的分散效果非常好，是一种非离子的嵌段结构高分子分散剂，主要应用于颜料的润湿，分散，稳定。尤其适用于分散有机颜料和炭黑，对无机颜料也有很好的分散性，不含VOC和APEO。