CN108659693B - 自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的制备方法及修复方法 - Google Patents

自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的制备方法及修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的制备方法，包括以下步骤：将热塑性树脂溶液与石墨烯混合，高速机械搅拌1h～3h混合均匀，抽真空除去混合液中的气泡，将得到的混合液涂布于基板固化后得到自修复石墨烯/热塑性树脂涂层，所述石墨烯占热塑性树脂比例为0.05wt％～0.1wt％。本发明公开了一种自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的修复方法，包括用激光照射所述自修复石墨烯/热塑性树脂涂层。本发明涂层及修复方法，具有修复过程能耗低，成本低的特点，修复手段简单、经济，容易实现产业化。

Description

自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的制备方法及修复方法
技术领域
本发明涉及一种热塑性树脂涂层的制备方法及修复方法，特别是涉及一种自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的制备方法及修复方法。
背景技术
聚合物涂料被广泛用于装饰和表面保护，它已成为工业生产及生活中不可或缺的元素。聚合物涂层不仅提供了光滑的表面，也是基体材料和腐蚀介质之间的屏障。但是经过长时间的使用，涂层会因风化和磨损产生不同尺度的微裂纹。然而在现有科技水平下是无法制备出能抵抗一切外界损坏的高强度涂层，因此避免不了需要对涂层进行修复，自修复涂层就成为解决这一问题的关键。自修复涂层材料包括可逆聚合物、形状记忆材料以及无机胶囊和维管系统(甚至是生物材料)的各种材料。自修复的方式通常是依靠成膜后的分子链断裂后重新结合实现修复，或者是在涂层材料中均匀分布自修复微胶囊，在涂层损伤时，微胶囊释放修复剂修复涂层。现有技术中的修复方案中，通常需要复杂的涂层制备过程，修复过程同样繁琐，效果难以令人满意。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的制备方法，本发明还提供了一种自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的修复方法，解决自修复涂层制备复杂，修复手段繁琐，自修复效果差的问题。
本发明技术方案如下：一种自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的制备方法，包括以下步骤：将热塑性树脂溶液与石墨烯混合，高速机械搅拌1h～3h混合均匀，抽真空除去混合液中的气泡，将得到的混合液涂布于基板固化后得到自修复石墨烯/热塑性树脂涂层，所述石墨烯占热塑性树脂比例为0.05wt％～0.1wt％。
优选的，所述热塑性树脂溶液浓度为10wt％～30wt％。
一种自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的修复方法，包括用激光照射所述自修复石墨烯/热塑性树脂涂层。
优选的，所述激光的波长为700nm～900nm。
优选的，所述激光的光强为50w/cm2～500w/cm2。
优选的，所述激光照射的时间为3s～15s。
本发明技术方案与现有技术相比，有益效果是本发明利用石墨烯的光热效应，赋予绝大多数热塑性树脂涂层自修复的能力。具体优点在于，使用含量极少的石墨烯以及功率较低的修复光源就能够实现涂层的修复，修复过程能耗低，成本低；涂层基体分子链无需重新设计，可赋予现有多种涂层材料修复能力；可以实现远程、定点修复，适用于多种复杂的修复环境，修复手段简单、经济，容易实现产业化。
附图说明
图1为未损伤时自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的照片。
图2为被#1500砂纸划伤后自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的照片。
图3为局部区域进行修复后的自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。
实施例1
将浓度为20wt％的聚氨酯溶液与石墨烯按比例混合，石墨烯添加量为聚氨酯的0.05wt％，高速机械搅拌2h混合均匀，抽真空25min除去混合液中的气泡，再将得到的混合液用50μm～200μm的线棒涂布器涂覆在基板上，在60℃～80℃下固化1h，得到聚氨酯/石墨烯复合涂层，制得的涂层如图1所示。采用#1500砂纸打磨聚氨酯/石墨烯复合涂层，得到如图2所示的划伤后聚氨酯/石墨烯复合涂层，当涂层表面受损后，用波长为700nm，光强为50w/cm2的激光照射修复划痕区域15s，进行局部修复后的聚氨酯/石墨烯复合涂层如图3所示。
实施例2
将浓度为10wt％的聚氨酯溶液与石墨烯按比例混合，石墨烯添加量为聚氨酯的0.07wt％，高速机械搅拌1h混合均匀，抽真空20min除去混合液中的气泡，再将得到的混合液用50μm～200μm的线棒涂布器涂覆在基板上，在60℃～80℃下固化1.5h，得到聚氨酯/石墨烯复合涂层，当涂层表面受损后，用波长为800nm，光强为200w/cm2的激光照射修复划痕区域10s。
实施例3
将浓度为30wt％的聚氨酯溶液与石墨烯按比例混合，石墨烯添加量为聚氨酯的0.1wt％，高速机械搅拌3h混合均匀，抽真空25min除去混合液中的气泡，再将得到的混合液用50μm～200μm的线棒涂布器涂覆在基板上，在60℃～80℃下固化2h，得到聚氨酯/石墨烯复合涂层，当涂层表面受损后，用波长为900nm，光强为500w/cm2的激光照射修复划痕区域3s。
实施例4
将浓度为20wt％的聚丙烯溶液与石墨烯按比例混合，石墨烯添加量为聚丙烯的0.08wt％，高速机械搅拌2h混合均匀，抽真空20min除去混合液中的气泡，再将得到的混合液用50μm～200μm的线棒涂布器涂覆在基板上，在60℃～80℃下固化2h，得到聚丙烯/石墨烯复合涂层，当涂层表面受损后，用波长为750nm，光强为250w/cm2的激光照射修复划痕区域8s。
实施例5
将浓度为25wt％的聚苯乙烯溶液与石墨烯按比例混合，石墨烯添加量为聚苯乙烯的0.1wt％，高速机械搅拌3h混合均匀，抽真空30min除去混合液中的气泡，再将得到的混合液用50μm～200μm的线棒涂布器涂覆在基板上，在60℃～80℃下固化2h，得到聚苯乙烯/石墨烯复合涂层，当涂层表面受损后，用波长为850nm，光强为350w/cm2的激光照射修复划痕区域10s。
实施例6
将浓度为30wt％的聚酰胺溶液与石墨烯按比例混合，石墨烯添加量为聚酰胺的0.06wt％，高速机械搅拌2h混合均匀，抽真空30min除去混合液中的气泡，再将得到的混合液用50μm～200μm的线棒涂布器涂覆在基板上，在60℃～80℃下固化3h，得到聚酰胺/石墨烯复合涂层，当涂层表面受损后，用波长为700nm，光强为500w/cm2的激光照射修复划痕区域15s。
经上述各实施例试验，本发明方法可基于石墨烯光热效应引发的热塑性树脂涂层进行自修复，修复过后的涂层表面的细小划痕已经完全修复，涂层的表面平整度及透光性均较修复前得到了极大地提升，接近划伤前的状态，修复效果令人满意。

Claims (1)

1. 一种自修复石墨烯/热塑性树脂涂层的修复方法，其特征在于，包括用波长为700nm~900nm、光强为50w/cm2~500w/cm2的激光照射所述自修复石墨烯/热塑性树脂涂层3s~15s，所述自修复石墨烯/热塑性树脂涂层由以下方法制得：将热塑性树脂溶液与石墨烯混合，高速机械搅拌1h~3h混合均匀，抽真空除去混合液中的气泡，将得到的混合液涂布于基板固化后得到自修复石墨烯/热塑性树脂涂层，所述石墨烯占热塑性树脂比例为0.05wt%~0.1wt%，所述热塑性树脂溶液浓度为10 wt%~30 wt%。
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