CN112500727B - 一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料及其制备方法，所述的耐候性涂料中包括有石墨烯，所述的石墨烯经过含芘偶氮化合物改性。制备方法包括如下步骤：1)合成含芘偶氮化合物：2)石墨烯纳米片和含芘偶氮化合物质量比为1:0.5‑2，适量无水乙醇，超声分散1‑3h，室温反应20h‑48h，过滤干燥之后，得到含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料；3)将含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料添加至醋酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液中，超声分散0.5‑1h，将聚氨酯A组分加入到石墨烯基复合材料混合液中，搅拌0.5‑1h，加入B组分固化剂，搅拌5‑20min，得到含石墨烯基复合材料的聚氨酯耐候性涂料。本发明的涂料能够显著提高聚氨酯的耐候性能。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域。
背景技术
随着多功能聚合物涂料的发展，聚合物涂料广泛用于建筑涂料、汽车涂料、飞机涂料、桥梁涂料等方方面面，涂料迅猛发展的同时，也出现了很多问题影响涂料的性能效果。聚合物涂层在户外环境下会逐渐风化降解，导致涂层的物理、化学和机械性能发生变化，从而导致涂层光泽度、颜色、耐腐蚀性、附着力等性能降低，涂层变脆出现裂纹和缺陷，涂层的阻隔性能大大降低。从提高涂层对环境影响因子的阻隔性方向来提高涂层的耐候性，已成为研究热点。
聚氨酯涂料具有很多优点，如高拉伸强度，硬度范围广、撕裂强度好、耐化学性好、热封性好、优异的附着力、比大多数聚合物涂料耐水性能高，良好的耐磨性等，广泛用于表面保护涂料、建筑涂料、汽车面漆等领域。但是聚氨酯对氧气、氮气、二氧化碳、水和有机蒸气的阻隔性差，在长期使用中，会受到环境因素如紫外线、水、氧气、温度等的影响而使结构发生变化，进而使得聚氨酯涂料的性能受到很大的影响。改善聚氨酯的阻隔性主要是：一、通过选择合适的化合物、组成和合成条件，对聚氨酯进行化学改性或改变其形态；二、向聚氨酯中掺入不可渗透的片或者纳米片，如有高长径比的粘土或石墨的填料，使得渗透因子在聚氨酯基体中的扩散路径更曲折更长。石墨烯由于其特殊的结构和优异的性能，将其添加到聚合物涂料基质中，不仅可以改善聚合物的机械性能和电学性能，而且可以在紫外区进行光子吸收；又由于石墨烯的小尺寸效应、抗渗透性和高长径比，使得渗透因子在聚合物涂料中渗透路径更加曲折更长，可有效提高聚合物涂料的阻隔性能。因此，石墨烯在提高涂料的耐候性方面有很大的应用前景。但是石墨烯的具有大π-π键的结构，使其在范德华力的作用下很容易在溶剂和聚合物中聚集，大大影响涂料的性能效果。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种兼具有防腐蚀性能和耐候性能的新型耐候涂料。
本发明的技术方案如下：
一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料，其特征在于：所述的耐候性涂料中包括有石墨烯，所述的石墨烯经过如下结构的含芘偶氮化合物改性：
本发明的另一目的，在于提供所述的一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)合成式1中的含芘偶氮化合物；
2)石墨烯纳米片和含芘偶氮化合物质量比为1:0.5-2，适量无水乙醇，超声分散1-3h，室温反应20h-48h，过滤干燥之后，得到含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料；
3)将含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料添加至醋酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液中，超声分散0.5-1h，将聚氨酯A组分加入到石墨烯基复合材料混合液中，搅拌0.5-1h，加入B组分固化剂，搅拌5-20min，得到含石墨烯基复合材料的聚氨酯耐候性涂料。
本发明利用π-π相互作用，用式1中含芘环结构的偶氮化合物对石墨烯纳米片进行非共价改性得到石墨烯基复合材料，在本身具有一定的紫外线吸收能力的石墨烯表面上引入可在紫外区域吸收光电子的芘环和偶氮结构，得到的石墨烯基复合材料具有优异的紫外线吸收能力，将改性的石墨烯复合材料作为紫外吸收剂添加入聚氨酯涂料中，在户外使用过程中可以与基体聚氨酯竞争吸收紫外线，进而提高聚氨酯的耐候性能，得到具有一种具有优异耐候性能的聚氨酯涂料，本发明的耐候性涂料，具有制备条件简单可控、制备周期短、成本低、效果好，在建筑涂料、汽车涂料、桥梁涂料等方面有广阔的应用前景。
本发明制备的含石墨烯基复合材料的涂料兼具有优异的耐候性能和防腐蚀性能。其效果体现如下：
(1)本发明利用石墨烯的小尺寸效应、抗渗透性和高长径比，使得渗透因子在均匀分散石墨烯基复合材料的聚氨酯中渗透路径更加曲折更长，可以有效提高聚氨酯的阻隔性能，进而提高聚氨酯涂料的防腐蚀性能。
(2)芘环结构和偶氮苯结构可在紫外区吸收光电子，合成兼有芘环、亲水基团和偶氮苯结构的化合物来对石墨烯进行非共价改性得到石墨烯基复合材料，在石墨烯原有的具有较好的紫外线吸收能力的基础上进一步增加其紫外线吸收能力，将石墨烯基复合材料作为紫外线吸收剂添加到聚氨酯中，石墨烯复合材料中的羟基与聚氨酯A组分相容性好，并且可与聚氨酯B组分固化剂反应，进一不增加石墨烯材料在聚氨酯中的分散程度，在聚氨酯涂料使用过程中，石墨烯基复合材料作为紫外线吸收剂，可与聚氨酯基体树脂中的光吸收部分发生竞争来达到保护聚氨酯的目的，同时石墨烯材料高致密性和小尺寸效应可以有效的阻隔氧气、水等其他的老化影响因子，从而显著提高聚氨酯的耐候性能。
(3)将芘环结构和偶氮苯结构引入石墨烯中得到的石墨烯复合材料是一种新型的紫外吸收剂，将其添加入聚氨酯中，可显著提高聚氨酯的耐候性能，极大的降低了石墨烯材料用于商业涂料中的成本，促进石墨烯材料在涂料领域的应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为偶氮化合物1，偶氮化合物2，含芘偶氮化合物的红外光谱图。
图2为含芘偶氮化合物，石墨烯纳米片、石墨烯基复合材料的紫外-可见光谱图。
图3为石墨烯纳米片和石墨烯基复合材料的X射线光电子能谱图。
图4为进行耐候性测试前后的表面形貌；其中，纯聚氨酯涂层见a和a1(a为测试0h，a1为测试650h)；添加石墨烯基复合材料的聚氨酯涂层见b和b1(b为测试0h，b1为测试650h)。
具体实施方式
在优选的实施例中，所述石墨烯改性为：石墨烯纳米片和含芘偶氮化合物质量比为1:0.5-2，适量无水乙醇，超声分散1-3h，室温反应20h-48h，过滤干燥之后，得到含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料。
在优选的实施例中，所述的耐候性涂料主成分为聚氨酯。
在优选的实施例中，耐候性涂料包括：改性石墨烯复合材料、聚氨酯A组分、B组分固化剂、醋酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合溶液的质量比为：(0.005-0.02):10：(2-5)：(3-6)。
本发明的技术路线如下：
在优选的实施例中，制备式1的化合物包括如下步骤：
步骤一：加入对硝基苯胺和适量蒸馏水，搅拌分散，再加入5-16mL 38％浓盐酸，室温搅拌0-30min，将反应物冷却至0℃，逐滴加入亚硝酸钠和水的混合液，在0℃搅拌0.5-2h，逐滴加入苯酚和氢氧化钠水溶液，在0℃搅拌1-5h，过滤，用蒸馏水彻底洗涤，真空干燥，得到偶氮化合物1；
步骤二：将偶氮化合物1溶解于适量的无水乙醇中，向反应液中加入九水合硫化钠的乙醇和水的混合液，反应物回流4-12h，反应结束后，将反应液倒入蒸馏水中，用盐酸溶液调pH＝7-8，将悬浮液过滤，用蒸馏水彻底洗涤上层固体颗粒，真空干燥，得到偶氮化合物2；
步骤三：将偶氮化合物2溶解于适量的无水甲醇中，加入1-芘甲醛和少量冰醋酸，反应混合液回流反应4-10小时，过滤，用无水甲醇彻底洗涤，真空干燥，得到含芘偶氮化合物；
所述对硝基苯胺和亚硝酸钠的物质的量之比为1：1-1.5
所述对硝基苯胺和苯酚的物质的量之比为1：1-1.5
所述对硝基苯胺和氢氧化钠的物质的量之比为1：1.5-3
所述偶氮化合物1与九水合硫化钠的物质的量之比为1：2-5
所述偶氮化合物2和1-芘甲醛的物质的量之比为1:0.5-2。
在优选的实施例中，所述聚氨酯A组分为羟基丙烯酸树脂(固含量为70±2％)。
在优选的实施例中，B组分固化剂分子中含有至少两个异氰酸酯基团。优选地，所述的固化剂包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
一、石墨烯基复合材料的制备
(1)偶氮化合物的制备
步骤一：
向圆底烧瓶中加入5g对硝基苯胺和40mL蒸馏水，搅拌分散，再加入9mL 38％浓盐酸，室温搅拌30min，将反应物冷却至0℃，逐滴加入2.5g亚硝酸钠和30mL水的混合液，在0℃左右搅拌0.5h，逐滴加入3.4g苯酚、2.9g氢氧化钠和36mL水溶液，在0℃左右搅拌3h，过滤，用蒸馏水彻底洗涤，真空干燥，得到偶氮化合物1。
步骤二：
将2g偶氮化合物1溶解于120mL无水乙醇中，向反应液中加入6g九水合硫化钠的24mL乙醇和24mL水的混合液，反应物回流6h，反应结束后，将反应液倒入蒸馏水中，用盐酸溶液调pH＝7-8，将悬浮液过滤，用蒸馏水彻底洗涤上层固体颗粒，真空干燥，得到偶氮化合物2。
(2)含芘偶氮化合物的制备
将0.22g偶氮化合物2溶解于10mL无水甲醇中，加入0.2g 1-芘甲醛和2滴冰醋酸，反应混合液回流反应5h，过滤，用无水甲醇彻底洗涤，真空干燥，得到含芘偶氮化合物。
二、含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料的制备
向圆底烧瓶中加入100mg石墨烯纳米片、100mg含芘偶氮化合物、50mL无水乙醇，超声分散3h，室温反应24h，抽滤，用去离子水洗涤，真空干燥，得到含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料。
三、含石墨烯基复合材料的耐候性涂料的制备
将0.1g含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料添加至4.5g醋酸丁酯和1.5g丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液中，超声分散0.5h，将聚氨酯A组分加入到石墨烯基复合材料混合液中，搅拌0.5h，加入B组分固化剂，搅拌10min，得到含石墨烯基复合材料的聚氨酯耐候性涂料。
实施例2：
一、石墨烯基复合材料的制备
(1)偶氮化合物的制备
步骤一：
向圆底烧瓶中加入4g对硝基苯胺和36mL蒸馏水，搅拌分散，再加入8mL 38％浓盐酸，室温搅拌30min，将反应物冷却至0℃，逐滴加入2.6g亚硝酸钠和50mL水的混合液，在0℃左右搅拌1h，逐滴加入3.5g苯酚、1.5g氢氧化钠和40mL水溶液，在0℃左右搅拌5h，过滤，用蒸馏水彻底洗涤，真空干燥，得到偶氮化合物1。
步骤二：
将2.5g偶氮化合物1溶解于120mL无水乙醇中，向反应液中加入8g九水合硫化钠的30mL乙醇和35mL水的混合液，反应物回流8h，反应结束后，将反应液倒入蒸馏水中，用盐酸溶液调pH＝7-8，将悬浮液过滤，用蒸馏水彻底洗涤上层固体颗粒，真空干燥，得到偶氮化合物2。
(2)含芘偶氮化合物的制备
将0.22g偶氮化合物2溶解于10mL无水甲醇中，加入0.2g 1-芘甲醛和2滴冰醋酸，反应混合液回流反应5h，过滤，用无水甲醇彻底洗涤，真空干燥，得到含芘偶氮化合物。
二、含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料的制备
向圆底烧瓶中加入100mg石墨烯纳米片、50mg含芘偶氮化合物、25mL无水乙醇，超声分散2h，室温反应24h，抽滤，用去离子水洗涤，真空干燥，得到含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料。
三、含石墨烯基复合材料的耐候性涂料的制备
将0.2g含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料添加至4.8g醋酸丁酯和1.2g丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液中，超声分散0.5h，将10g聚氨酯A组分加入到石墨烯基复合材料混合液中，搅拌0.5h，加入B组分固化剂，搅拌10min，得到含石墨烯基复合材料的聚氨酯耐候性涂料。
实施例3：
一、石墨烯基复合材料的制备
(1)偶氮化合物的制备
步骤一：
向圆底烧瓶中加入3g对硝基苯胺和25mL蒸馏水，搅拌分散，再加入7mL 38％浓盐酸，室温搅拌30min，将反应物冷却至0℃，逐滴加入1.5g亚硝酸钠和10mL水的混合液，在0℃左右搅拌0.5h，逐滴加入2.2g苯酚、1.2g氢氧化钠和20mL水溶液，在0℃左右搅拌1h，过滤，用蒸馏水彻底洗涤，真空干燥，得到偶氮化合物1。
步骤二：
将1.5g偶氮化合物1溶解于120mL无水乙醇中，向反应液中加入5.4g九水合硫化钠的20mL乙醇和24mL水的混合液，反应物回流8h，反应结束后，将反应液倒入蒸馏水中，用盐酸溶液调pH＝7-8，将悬浮液过滤，用蒸馏水彻底洗涤上层固体颗粒，真空干燥，得到偶氮化合物2。
(2)含芘偶氮化合物的制备
将0.319g偶氮化合物2溶解于10mL无水甲醇中，加入0.23g 1-芘甲醛和3滴冰醋酸，反应混合液回流反应6h，过滤，用无水甲醇彻底洗涤，真空干燥，得到含芘偶氮化合物。
二、含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料的制备
向圆底烧瓶中加入50mg石墨烯纳米片、100mg含芘偶氮化合物、50mL无水乙醇，超声分散2h，室温反应30h，抽滤，用去离子水洗涤，真空干燥，得到含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料。
三、含石墨烯基复合材料的耐候性涂料的制备
将0.05g含芘偶氮化合物改性石墨烯复合材料添加至4g醋酸丁酯和2g丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液中，超声分散0.5h，将10g聚氨酯A组分加入到石墨烯基复合材料混合液中，搅拌0.5h，加入B组分固化剂，搅拌5min，得到含石墨烯基复合材料的聚氨酯耐候性涂料。
本实施例偶氮化合物1，偶氮化合物2，含芘偶氮化合物的红外光谱图见图1，石墨烯纳米片、含芘偶氮化合物和石墨烯基复合材料的紫外-可见光谱图见图2，进行纯聚氨酯涂层(a为测试0h，a1为测试650h)和添加石墨烯基复合材料的聚氨酯涂层(b为测试0h，b1为测试650h)进行耐候性测试前后的表面形貌见图4，由图4可知本发明可以显著提高聚氨酯的耐候性能。
Claims (7)
1.一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料，其特征在于：所述的耐候性涂料中，石墨烯基复合材料、聚氨酯A组分、B组分固化剂、醋酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯组成的混合溶液的质量比为：（0.005-0.02）:10：（2-5）：（3-6）；其中，所述的石墨烯基复合材料为石墨烯经过如下结构的含芘偶氮化合物改性得到：
2.根据权利要求1所述的一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料，其特征在于：所述改性为：石墨烯纳米片和含芘偶氮化合物质量比为1:0.5-2，适量无水乙醇，超声分散1-3h，室温反应20h-48h，过滤干燥之后，得到石墨烯基复合材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料的制备方法，包括如下步骤：
1）合成如下结构的含芘偶氮化合物：
2）石墨烯纳米片和含芘偶氮化合物质量比为1:0.5-2，适量无水乙醇，超声分散1-3h，室温反应20h-48h，过滤干燥之后，得到石墨烯基复合材料；
3）将石墨烯基复合材料添加至醋酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯的混合溶液中，超声分散0.5-1h，将聚氨酯A组分加入到石墨烯基复合材料混合液中，搅拌0.5-1h，加入B组分固化剂，搅拌5-20min，得到含石墨烯基复合材料的耐候性涂料。
4.根据权利要求3所述的一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料的制备方法，其特征在于，步骤1）包括：
步骤一：加入对硝基苯胺和适量蒸馏水，搅拌分散，再加入5-16mL 38%浓盐酸，室温搅拌0-30min，将反应物冷却至0℃，逐滴加入亚硝酸钠和水的混合液，在0℃搅拌0.5-2h，逐滴加入苯酚和氢氧化钠水溶液，在0℃搅拌1-5h，过滤，用蒸馏水彻底洗涤，真空干燥，得到偶氮化合物1；
步骤二：将偶氮化合物1溶解于适量的无水乙醇中，向反应液中加入九水合硫化钠的乙醇和水的混合液，反应物回流4-12h，反应结束后，将反应液倒入蒸馏水中，用盐酸溶液调pH=7-8，将悬浮液过滤，用蒸馏水彻底洗涤上层固体颗粒，真空干燥，得到偶氮化合物2；
步骤三：将偶氮化合物2溶解于适量的无水甲醇中，加入1-芘甲醛和少量冰醋酸，反应混合液回流反应4-10小时，过滤，用无水甲醇彻底洗涤，真空干燥，得到含芘偶氮化合物；
所述对硝基苯胺和亚硝酸钠的物质的量之比为1：1-1.5
所述对硝基苯胺和苯酚的物质的量之比为1：1-1.5
所述对硝基苯胺和氢氧化钠的物质的量之比为1：1.5-3
所述偶氮化合物1与九水合硫化钠的物质的量之比为1：2-5
所述偶氮化合物2和1-芘甲醛的物质的量之比为1:0.5-2。
5.根据权利要求4所述的一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯A组分为羟基丙烯酸树脂。
6.根据权利要求4所述的一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料的制备方法，其特征在于：B组分固化剂分子中含有至少两个异氰酸酯基团。
7.根据权利要求4所述的一种含石墨烯基复合材料的耐候性涂料的制备方法，其特征在于：所述的B组分固化剂包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103923234A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-07-16 | 青岛科技大学 | 一种含芘基自由基引发剂及其合成方法和用途 |
| CN105295045A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-02-03 | 江苏大学 | 一种氧化石墨烯/偶氮聚酰亚胺复合热光材料的制备方法及应用 |
| CN107792848A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-13 | 广东烯谷碳源新材料有限公司 | 同步超声化学与机械化学法制备功能化石墨烯的方法 |
| CN109749500A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-14 | 厦门大学 | 一种石墨烯/偶氮苯聚合物复合防腐涂料助剂及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120288762A1 (en) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | University Of Georgia Research Foundation, Inc. | Graphene-coated pyrolytic carbon structures, methods of making, and methods of use thereof |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103923234A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-07-16 | 青岛科技大学 | 一种含芘基自由基引发剂及其合成方法和用途 |
| CN105295045A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-02-03 | 江苏大学 | 一种氧化石墨烯/偶氮聚酰亚胺复合热光材料的制备方法及应用 |
| CN107792848A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-13 | 广东烯谷碳源新材料有限公司 | 同步超声化学与机械化学法制备功能化石墨烯的方法 |
| CN109749500A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-14 | 厦门大学 | 一种石墨烯/偶氮苯聚合物复合防腐涂料助剂及其制备方法 |
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