CN111117336A - 改性氧化石墨烯分散液及其制备方法和在涂料中的应用 - Google Patents

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邓博
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Abstract

本发明公开了一种改性氧化石墨烯分散液及其制备方法和在涂料中的应用，改性氧化石墨烯分散液由氧化石墨烯分散于氨基糖中制得，本发明使用含有高活性氨基官能团的氨基糖对氧化石墨烯进行改性处理，利用氨基糖的氨基官能团与氧化石墨烯表面的羧基、环氧基进行接枝反应，从而实现氨基糖在氧化石墨烯表面的接枝，从而大幅度提高了体系的分散稳定性，此外氨基糖上还含有诸多的亲水性羟基，能够进一步提高氧化石墨烯在水中的分散性能，从而进一步提高体系的分散稳定性。

Description

改性氧化石墨烯分散液及其制备方法和在涂料中的应用
技术领域
本发明涉及氧化石墨烯材料技术领域，尤其是涉及一种改性氧化石墨烯分散液及其制备方法和在涂料中的应用。
背景技术
在建筑、轮船等领域对其使用的材料的防腐性能均具有一定的要求，而涂料是卓有成效的防护和最具广泛应用的防腐技术手段，氧化石墨烯因其稳定的结构、优异的韧性和硬度在涂料领域具有广阔的应用前景。但是氧化石墨烯具有疏水性，无法与粉末涂料混合，降低了涂料的稳定性，进而对涂料造成缺陷，降低了涂层的防腐性能，此外氧化石墨烯还具有较大的比表面积，在应用过程中，容易发生团聚，制约了氧化石墨烯的应用，为了提高氧化石墨烯的分散性，有研究者尝试在氧化石墨烯中加入表面活性剂如乙醇胺以期获得较高稳定性的氧化石墨烯分散液，但效果并未得到有效改善。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种改性氧化石墨烯分散液及其制备方法和在涂料中的应用，该改性氧化石墨烯分散液在水性体系中具有较高的分散稳定性。
本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一方面，提供一种改性氧化石墨烯分散液，所述改性氧化石墨烯分散液由氧化石墨烯分散于氨基糖中制得。
根据本发明的一些实施例的改性氧化石墨烯分散液，所述氨基糖选自N-甲基-D-葡糖胺、N-n-辛基-D-葡糖胺、葡乙胺、氨基葡萄糖中的至少一种。
根据本发明的一些实施例的改性氧化石墨烯分散液，所述氧化石墨烯：所述氨基糖的质量比为1：(1～10)。
根据本发明的一些实施例的改性氧化石墨烯分散液，所述改性氧化石墨烯分散液由氧化石墨烯高速分散于氨基糖中制得，所述高速分散的速度为1000～3000r/min。
本发明的第二方面，提供一种上述的改性氧化石墨烯分散液的制备方法，包括以下步骤：
(1)取氨基糖加入溶剂中溶解，搅拌得到浓度为0.1～10wt％氨基糖溶液；
(2)取氧化石墨烯加入所述氨基糖溶液中，分散得到改性氧化石墨烯分散液。
根据本发明的一些实施例的改性氧化石墨烯分散液的制备方法，步骤(2)中分散的速度为1000～3000r/min。
根据本发明的一些实施例的改性氧化石墨烯分散液的制备方法，步骤(2)中分散的时间为30～300min。
根据本发明的一些实施例的改性氧化石墨烯分散液的制备方法，步骤(2)中分散的时间为60～180min。
本发明的第三方面，提供上述的改性氧化石墨烯分散液在涂料中的应用。
根据本发明的一些实施例，所述水性涂料为硅酸盐水性涂料。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种改性氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯表面含有诸多活性官能团，包括羧基官能团、环氧官能团等，这些官能团为氧化石墨烯接枝上有机化合物提供了反应的活性点，本发明使用含有高活性氨基官能团的氨基糖对氧化石墨烯进行改性处理，利用氨基糖的氨基官能团与氧化石墨烯表面的羧基、环氧基进行接枝反应，从而实现氨基糖在氧化石墨烯表面的接枝，从而大幅度提高了体系的分散稳定性，此外氨基糖上还含有诸多的亲水性羟基，能够进一步提高氧化石墨烯在水中的分散性能，从而进一步提高体系的分散稳定性。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种改性氧化石墨烯分散液，由0.01质量份的氧化石墨烯分散于0.01质量份的氨基糖中制得，其中氨基糖为氨基葡萄糖和葡乙胺的混合物，二者质量比为2:1，具体制备步骤如下：
(1)取0.01质量份的氨基糖加入到水中溶解，配制成浓度为0.1wt％的氨基糖溶液；
(2)取0.01质量份的氧化石墨烯添加到上述氨基糖溶液中，边搅拌边超声进行分散30min，加入40质量份的水得到改性氧化石墨烯分散液。
实施例2
本实施例提供一种改性氧化石墨烯分散液，由5质量份的氧化石墨烯分散于6质量份的氨基糖中制得，其中氨基糖为N-n-辛基-D-葡糖胺，具体制备步骤如下：
(1)取6质量份的氨基糖加入到水中溶解，配制成浓度为5wt％的氨基糖溶液；
(2)取5质量份的氧化石墨烯添加到上述氨基糖溶液中，边搅拌边超声进行分散30min，加入400质量份的水得到改性氧化石墨烯分散液。
实施例3
本实施例提供一种改性氧化石墨烯分散液，由0.5质量份的氧化石墨烯分散于1质量份的氨基糖中制得，其中氨基糖为氨基葡萄糖，具体制备步骤如下：
(1)取1质量份的氨基糖加入到水中溶解，配制成浓度为2wt％的氨基糖溶液；
(2)取0.5质量份的氧化石墨烯添加到上述氨基糖溶液中，边搅拌边超声进行分散30min，加入50质量份的水得到改性氧化石墨烯分散液。
实施例4
本实施例提供一种改性氧化石墨烯分散液，由1质量份的氧化石墨烯分散于8质量份的氨基糖中制得，其中氨基糖为N-甲基-D-葡糖胺，具体制备步骤如下：
(1)取8质量份的氨基糖加入到水中溶解，配制成浓度为0.1wt％的氨基糖溶液；
(2)取1质量份的氧化石墨烯添加到上述氨基糖溶液中，边搅拌边搅拌进行分散30min，搅拌速度为2500r/min，加入40质量份的水得到改性氧化石墨烯分散液。
效果实施例1
对比例1：对比例1提供一种氧化石墨烯分散液，由0.01质量份的氧化石墨烯、0.01质量份的乙醇胺和50质量份的水混合搅拌分散。
取实施例1-3中的改性氧化石墨烯分散液和对比例1中的氧化石墨烯分散液，测定其储存稳定性和与水玻璃的相容性，结果如表1所示。其中与水玻璃的相容性实验过程为取分散液加入到水玻璃溶液中，超声分散均匀后放置，观察是否形成均一的分散体系，若分散体系明显分为两相，则不相容。
表1实施例1-3中的改性氧化石墨烯分散液和对比例1中的氧化石墨烯分散液的性能对比
Figure BDA0002340533290000031
Figure BDA0002340533290000041
从表中结果可知，本发明实施例利用氨基糖对氧化石墨烯改性形成的改性石墨烯分散液具有较高的分散稳定性，相较于乙醇胺进行改性的氧化石墨烯具有更高的储存稳定性，表明本发明利用氨基糖能够大幅度提高氧化石墨烯的分散效果，并且该分散液与水玻璃具有较佳的相容性，在水性涂料尤其是硅酸盐水性涂料中具有较好的应用前景。

Claims (10)

1.一种改性氧化石墨烯分散液，其特征在于，所述改性氧化石墨烯分散液由氧化石墨烯分散于氨基糖中制得。
2.根据权利要求1所述的改性氧化石墨烯分散液，其特征在于，所述氨基糖选自N-甲基-D-葡糖胺、N-n-辛基-D-葡糖胺、葡乙胺、氨基葡萄糖中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的改性氧化石墨烯分散液，其特征在于，所述氧化石墨烯：所述氨基糖的质量比为1：(1～10)。
4.根据权利要求1所述的改性氧化石墨烯分散液，其特征在于，所述改性氧化石墨烯分散液由氧化石墨烯高速分散于氨基糖中制得，所述高速分散的速度为1000～3000r/min。
5.权利要求1至4任一项所述的改性氧化石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取氨基糖加入溶剂中溶解，搅拌得到浓度为0.1～10wt％氨基糖溶液；
(2)取氧化石墨烯加入所述氨基糖溶液中，分散得到改性氧化石墨烯分散液。
6.根据权利要求5所述的改性氧化石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，步骤(2)中分散的速度为1000～3000r/min。
7.根据权利要求5所述的改性氧化石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，步骤(2)中分散的时间为30～300min。
8.根据权利要求7所述的改性氧化石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，步骤(2)中分散的时间为60～180min。
9.权利要求1至4任一项所述的改性氧化石墨烯分散液在制备涂料中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述涂料为硅酸盐水性涂料。
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