CN111762776A - 一种高强度功能化石墨烯防水增透薄膜及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强度功能化石墨烯防水增透薄膜，其特征在于，包括基底以及复合于基底一侧表面的功能化石墨烯薄膜，所述功能化石墨烯薄膜由功能化石墨烯量子点制备而成；所述功能化石墨烯量子点按照如下方法进行制备：将氧化石墨烯与处理试剂混合进行反应，得到功能化石墨烯量子点；所述处理试剂选自表面活性剂、有机酸、无机酸、碱、过氧化氢、醇类物质、盐、和偶联剂中的一种或几种。本发明制备出了具有超强亲水能力的功能化石墨烯量子点，显著提高了功能化石墨烯与基底之间的结合力和强度，具有良好的耐用性和稳定性，同时，利用其制备的防水增透薄膜还表现出优异的防雨、防尘、防雾、防紫外线和防静电等性能。
Description
技术领域
本发明属于防水增透薄膜生产技术领域，具体涉及一种高强度功能化石墨烯防水增透薄膜及其应用。
背景技术
玻璃和透明塑料在航空航天、海洋工程、水下作业、汽车电子、卫生医疗、高清摄像、柔性传感器、太阳能电池、有机发光二极管显示与照明、以及生活中的眼镜、泳镜、农业塑料大棚等领域具有广泛的应用。受环境温度变化的影响，在浸润性较差的玻璃和塑料表面容易起雾和形成水滴，使得平行入射的光线发生折射和散射，导致原本透明的表面变得模糊不清，给应用带来了极大的不便。因此，高质量的防水增透膜对于上述系统工作及生活的安全性、连续性以及稳定性至关重要。上述系统常常因受到恶劣环境、天气状况以及温度变化等影响而导致设备、设施无法正常工作。由于国内市场相关技术匮乏，传统的复杂工艺、昂贵的设备不利于大规模低成本运营，生产的产品良莠不齐，质量也得不到保证，不仅效果微弱，且使用寿命短，耐候性差。因此，目前高质量的防水增透膜主要依赖于进口。
氧化石墨烯(graphene oxide)是石墨烯的氧化物。经氧化、剥离后处理后，含氧官能团增多而使其性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。虽然实验表明氧化石墨烯具有良好的亲水效果、优异的力学、热学、电学和光学特性，但其与基底的结合力(范德华力)非常弱；然而，利用氧化石墨烯制备的防雾涂层的性能、耐用性和持久性较差。目前国内外石墨烯防雾涂层案例鲜有报道，尚无实际应用。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高强度功能化石墨烯防水增透薄膜及其应用，本发明制备出了具有超强亲水能力的功能化石墨烯，显著提高了功能化石墨烯与基底之间的结合力和强度，具有良好的耐用性和稳定性，同时，利用其制备的防水增透薄膜还表现出优异的防雨、防尘、防雾、防紫外线和防静电等性能。
本发明提供了一种高强度功能化石墨烯防水增透薄膜，包括基底以及复合于基底一侧表面的功能化石墨烯薄膜，所述功能化石墨烯薄膜由功能化石墨烯量子点制备而成；
所述功能化石墨烯量子点按照如下方法进行制备：
将氧化石墨烯与处理试剂混合进行反应，得到功能化石墨烯量子点；
所述处理试剂选自表面活性剂、有机酸、无机酸、碱、过氧化氢、醇类物质、盐、和偶联剂中的一种或几种。
优选的，所述功能化石墨烯量子点的粒径1～100nm。
优选的，所述反应的温度为0～300℃，所述反应的时间为1秒～24小时。
优选的，所述进行反应的同时，可选择性通入臭氧或进行辐照。
优选的，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种；
所述有机酸选自羧酸或磺酸；
所述无机酸选自含氧酸、无氧酸、络合酸、混酸或超酸；
所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氨气
所述醇类物质选自甲醇、乙醇、丙三醇、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种；
所述盐选自有机盐和无机盐中的一种或多种。
优选的，所述氧化石墨烯采用自下而上、自上而下法、Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法，修正的Hummers法、超声辅助Hummers法或电化学剥离法制备得到。
优选的，还包括复合于基底另一侧的高透硅胶层。
优选的，在所述高透硅胶层以及功能化石墨烯薄膜表面分别复合保护膜。
本发明还提供了一种上述高强度功能化石墨烯防水增透薄膜在航空航天、海洋工程、水下作业、汽车电子、高清摄像、柔性传感器、太阳能电池和有机发光二极管显示与照明器件、以及生活中的眼镜、泳镜、农业塑料大棚等领域中作为防水、防雾、防雨、防尘、防紫外线、防静电薄膜中的应用。
与现有技术相比，本发明提供了一种高强度功能化石墨烯防水增透薄膜，其特征在于，包括基底以及复合于基底一侧表面的功能化石墨烯薄膜，所述功能化石墨烯薄膜由功能化石墨烯量子点制备而成；所述功能化石墨烯量子点按照如下方法进行制备：将氧化石墨烯与处理试剂混合进行反应，得到功能化石墨烯量子点；所述处理试剂选自表面活性剂、有机酸、无机酸、碱、过氧化氢、醇类物质、盐、和偶联剂中的一种或几种。本发明制备出了具有超强亲水能力的功能化石墨烯量子点，显著提高了功能化石墨烯与基底之间的结合力和强度，具有良好的耐用性和稳定性，同时，利用其制备的防水增透薄膜还表现出优异的防雨、防尘、防雾、防紫外线和防静电等性能。
附图说明
图1为本发明提供的高强度功能化石墨烯防水增透薄膜的结构示意图；
图2为本发明提供的高强度功能化石墨烯防水增透薄膜的结构示意图；
图3为本发明提供的高强度功能化石墨烯防水增透薄膜的结构示意图；
图4为实施例1制备的功能化石墨烯量子点的扫描电镜图
图5为本发明实施例1的功能化石墨烯薄膜的原子力显微镜图；
图6为实施例1制备的功能化石墨烯防水增透薄膜的可见光透射光谱图；
图7为对比例1和实施例1制备的功能化石墨烯薄膜在医用护目镜防雾应用中的效果图对比。
具体实施方式
本发明一种高强度功能化石墨烯防水增透薄膜，包括基底以及复合于基底一侧表面的功能化石墨烯薄膜，所述功能化石墨烯薄膜由功能化石墨烯量子点制备而成；
所述功能化石墨烯量子点按照如下方法进行制备：
将氧化石墨烯与处理试剂混合进行反应，得到功能化石墨烯量子点；
所述处理试剂选自表面活性剂、有机酸、无机酸、碱、过氧化氢、醇类物质、盐、和偶联剂中的一种或几种。
本发明提供的高强度功能化石墨烯防水增透薄膜包括基底，在本发明中，所述基底可以为柔性基底也可以为硬质基底。其中，所述柔性基底的组分选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯和聚氯乙烯中的一种或多种。所述柔性基底的厚度为10μm ～10cm。所述硬质基底选自普通玻璃、钢化玻璃、有机玻璃、石英、蓝宝石或金刚石；所述硬质基底的厚度为10μmm～10cm。
本发明提供的高强度功能化石墨烯防水增透薄膜还包括复合于基底一侧表面的功能化石墨烯薄膜。
所述功能化石墨烯薄膜由功能化石墨烯量子点制备而成。
所述功能化石墨烯量子点按照如下方法进行制备：
将氧化石墨烯与处理试剂混合进行反应，得到功能化石墨烯量子点；
所述处理试剂选自表面活性剂、有机酸、无机酸、碱、过氧化氢、醇类物质、盐、和偶联剂中的一种或几种。
本发明以氧化石墨烯作为处理对象，其中，本发明对所述氧化石墨烯的制备方法并没有特殊限制，本领域技术人员共知的自下而上和自上而下法、Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法，修正的Hummers法、超声辅助Hummers法或电化学剥离法即可。所述自下而上的方法包括水热法或强酸氧化法，所述自上而下法包括富勒烯法、热解碳化法、溶液化学法。
在本发明的一些具体实施方式中，所述氧化石墨烯采用电化学剥离法，所述电化学剥离法采用的电解液包括无机酸的水溶液、有机酸的水溶液、碱的水溶液中的一种或多种混合液。在本发明的一些具体实施例中，所述电化学法采用的电解液包括硫酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液的水溶液、氢氧化钠的水溶液、氢氧化钾的水溶液中的一种或两种或多种混合液。在本发明的一些具体实施例中，所述电解液的浓度为0.1～20mol/L。在本发明的一些具体实施例中，所述电解液的浓度为1～10mol/L。
得到氧化石墨烯后，本发明将氧化石墨烯与处理试剂混合进行反应，得到功能化石墨烯量子点。
其中，所述处理试剂选自表面活性剂、有机酸、无机酸、碱、过氧化氢、醇类物质、盐、多糖、纤维素和偶联剂中的一种或几种。
所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种；
在本发明的一些具体实施方式中，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂；
所述有机酸选自羧酸或磺酸；
在本发明的一些具体实施方式中，所述有机酸选自羧酸；
所述无机酸选自含氧酸、无氧酸、络合酸、混酸或超酸；
在本发明的一些具体实施方式中，所述无机酸选自硫酸；
所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氨气；
所述醇类物质选自甲醇、乙醇、丙三醇、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种；
所述盐选自有机盐和无机盐中的一种或多种。
在本发明的一些具体实施方式中，所述盐选自磺酸盐。
在本发明中，所述氧化石墨烯与处理试剂的质量比例为1:100～100:1。
所述反应的温度为0～300℃，优选为50～250℃，进一步优选为100～200℃，所述反应的时间为1秒～24小时。
在本发明的一些具体实施方式中，氧化石墨烯与处理试剂混合进行反应的同时，还可以向混合溶液中通入臭氧或进行辐照。
其中，本发明对所述通入臭氧的方式并没有特殊限制，本领域技术人员共知的向溶液中通入臭氧的方法即可。其中，向溶液通入臭氧的浓度为0.1～100mg/L。
本发明对所述辐照的方式并没有特殊限制，本领域技术人员公知的辐照方法即可。在本发明中，所述辐照优选为紫外线辐照，所述紫外光波长为100～400nm，在本发明的一些具体实施方式中，选用波长为385nm的紫外光。
经过上述处理，可以得到具有超强亲水能力的功能化石墨烯量子点。上述处理方法，在氧化石墨烯表面进行了羧基、磺酸基、磷酸、氨基、醚基、羟基等亲水功能化改进，制备具有超强亲水能力的功能化石墨烯量子点。所述功能化石墨烯量子点的粒径1～100nm。
所述具有超强亲水能力的功能化石墨烯量子点，显著提高了功能化石墨烯与基底之间的结合力和强度，具有良好的耐用性和稳定性，同时，利用其制备的防水增透薄膜还表现出优异的防雨、防尘、防雾、防紫外线和防静电等性能。
制备所述功能化石墨烯薄膜之前，首先配置功能化石墨烯量子点的水溶液，其中，功能化石墨烯量子点的浓度为0.01～20mg/ml。在本发明的一些具体实施方式中，所述功能化石墨烯量子点的浓度为0.01～10mg/ml。
然后将所述功能化石墨烯量子点的水溶液涂覆于所述基底一侧表面。
在涂覆之前，对所述基底表面进行清洗，清洗手段包括：等离子体清洗、紫外线清洗、臭氧清洗、紫外-臭氧清洗、化学试剂(甲醇、乙醇、丙酮、硫酸、盐酸、硝酸、次氯酸、氢氧化钠、氢氧化钾、双氧水等)清洗、去离子水清洗等；上述清洗方法可以单独使用或混合使用；在本发明中，所述清洗采用的清洗剂优选为去离子水。本发明提供的制备方法中，所述清洗采用的清洗剂无需使用有毒的有机溶剂(比如：乙醚、丙酮、洗板水、甲苯、二甲苯、柠檬烯、香蕉水、二硫化碳、二氯乙烷、松节油、石油醚、汽油等)，因而，本发明提供的制备方法更为绿色环保，无污染。
清洗完成后，进行干燥。所述干燥的方法为采用氮气枪吹干或采用加热台烘干，处理温度为-100～300℃，处理时间为0～48小时。
得到表面干净的基底后，将所述功能化石墨烯量子点的水溶液复合于所述基底一侧表面。本发明对所述复合的方法并没有特殊限制，本领域技术人员共知的复合方法即可。可以为电镀法、压延法、吹塑法、拉伸法、旋涂法、抽滤法、蒸镀法、流延法、喷涂法、超声辅助喷涂法、刮涂法、浸润提拉法、涂布法等。
功能化石墨烯薄膜与基底复合过程中进行烘干，可以对样品用气枪(包括氧气、氮气、氩气或空气等)吹扫或进行加热处理(包括在空气中加热或真空条件下加热)，处理温度为-100～300℃，处理时间为0～48小时。
所述功能化石墨烯薄膜层可以为单层薄膜或多层薄膜。在本发明的某些实施例中，所述功能化石墨烯薄膜的层数为1层、2层或5层。
其中，本发明所述功能化石墨烯薄膜尺寸为1nm～1mm，单层功能化石墨烯薄膜的厚度为0.1～30nm。
本发明制备得到的功能化石墨烯防水增透薄膜表面光滑平整，具有较高的清洁度和表面平整度，这对于保持薄膜优异的力学、热学、电学和光学性能是非常重要的。
将制备得到的功能化石墨烯薄膜进行清洗，采用的清洗剂为去离子水或双氧水。
在本发明的一些具体实施方式中，所述高强度功能化石墨烯防水增透薄膜还包括复合于基底另一侧的高透硅胶层。
在本发明的一些具体实施例中，所述高透硅胶层的透光率>90％。所述高透硅胶层的组分包括有机硅胶。在所述高透硅胶层中，可以添加固化剂也可以不添加固化剂。在本发明的某些实施例中，所述高透硅胶层的组分为透光率>90％的有机硅胶。在本发明的某些实施例中，所述高透硅胶层的组分选自有机硅胶KL-9310B。
在本发明中，所述高透硅胶层的厚度为1nm～100μm。在一些具体实施例中，所述高透硅胶层的厚度为50nm～100μm。在一些具体实施例中，所述高透硅胶层的厚度为50μm或100μm。
在本发明的某些实施例中，所述高透硅胶层复合在所述柔性基底的一面上的复合方式为涂覆。
本发明提供的防水增透薄膜表面光滑平整，具有自清洁能力、较好的完整性、优异的透光性和力学性能。同时，可以保持较好的完整性和优异的光电性能。另外，高透硅胶层具有自动排气泡的功能，贴合方法简便。本发明提供的制备方法可以制备大面积、高性能的防水增透薄膜，对于功能化石墨烯的应用具有重要的意义。
在本发明的一些具体实施方式中，在所述高透硅胶层以及功能化石墨烯薄膜表面可以分别复合保护膜。用于保护表面，使用时需要将保护膜去掉。
本发明对所述保护膜的材质并无特殊的限制，可以为本领域技术人员熟知的保护膜材质。在本发明的一些具体实施方式中，所述保护膜为硅油离型膜、PE膜、PU膜或硅胶膜。
功能化石墨烯防水增透膜在与玻璃、塑料等透明基底贴合时，也可以选择利用静电、大气压强进行贴合。
本发明提供的功能化石墨烯防水增透薄膜的清洁度和表面平整度较优，透光率高、防水增透效果优异，并具有超强的自清洁能力和力学性能，同时，可以保持较好的完整性和优异的光电性能。
参见图1～3，图1～3为本发明提供的高强度功能化石墨烯防水增透薄膜的结构示意图。
其中，图1中，所述高强度功能化石墨烯防水增透薄膜包括基底以及复合于基底一侧表面的功能化石墨烯薄膜。
图2中，所述高强度功能化石墨烯防水增透薄膜包括基底、复合于基底一侧表面的功能化石墨烯薄膜、复合于基底另一侧表面的高透硅胶膜，以及复合于所述功能化石墨烯薄膜以及高透硅胶膜表面的保护膜。
图3中，所述高强度功能化石墨烯防水增透薄膜包括基底、复合于基底一侧表面的功能化石墨烯薄膜、复合于基底另一侧表面的高透硅胶膜，以及复合于所述高透硅胶膜表面的保护膜。
此外，也可根据需要将功能化石墨烯薄膜直接与给定的基底复合；也可以将制备好的柔性防水增透膜与给定的基底复合；在与透明的玻璃和塑料基底贴合时也可以直接利用空气压强进行贴合，无需使用高透硅胶或OCA胶等。
本发明还提供了一种上文所述的功能化石墨烯防水增透薄膜或上文所述的制备方法制备的功能化石墨烯防水增透薄膜在航空航天、海洋工程、水下作业、卫生医疗、汽车电子、摄像、柔性传感器、太阳能电池和有机发光二极管显示与照明等器件、以及生活中的眼镜、泳镜、医用护目镜、农业塑料大棚等等领域的应用。
实验表明，所述功能化石墨烯防水增透薄膜结构完整、表面光滑平整、透光率高、防水增透的效果优异。本发明制备的功能化石墨烯防水增透薄膜的清洁度和表面平整度较优，同时，保持较好的完整性和优异的光电性能，透光率较优，因而，可以作为航空航天、海洋工程、水下作业、卫生医疗、汽车电子、摄像、柔性传感器、太阳能电池和有机发光二极管显示与照明系统、以及生活中的眼镜、泳镜、护目镜、农业塑料大棚等的防水增透膜。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的高强度功能化石墨烯防水增透薄膜及其应用进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
以下实施例所用的原料均为一般市售。
实施例1
采用Hummers法制备氧化石墨烯，清洗干燥后，加入十二烷基苯磺酸钠的双氧水溶液中进行反应，其中，十二烷基苯磺酸钠的浓度为1g/mL，双氧水的浓度为30wt.％，反应温度100℃，同时采用紫外线光照，对其进行二次功能化处理制备具有超强亲水能力的粒径为～5nm的功能化石墨烯量子点。见附图4，图4为实施例1制备的功能化石墨烯量子点的扫描电镜图。
配置功能化石墨烯量子点溶液，溶剂为去离子水，浓度为0.01mg/ml，其中，进行紫外线光照的紫外光波长385nm，处理时间为3小时；
在组分为聚酰亚胺的柔性基底的背面涂布有机硅胶KL-9310B，得到高透硅胶层/柔性基底复合层；所述高透硅胶层的厚度为50μm；
依次采用甲醇、丙酮、去离子水对基底进行清洗，清洗时间为1分钟；随后采用氧等离子体对基底进行轰击、清洗，功率为100瓦，时间为30秒钟；
采用旋涂法制备功能化石墨烯薄膜层/高透硅胶层/柔性基底复合层，低速1000转/分钟，高速5000转/分钟，旋涂时间分别为30秒和60秒；其中，功能化石墨烯薄膜层的厚度为5nm。参见图5，图5为本发明实施例1的功能化石墨烯薄膜的原子力显微镜图。
所述功能化石墨烯复合体用氮气枪吹干，得到功能化石墨烯透明导电薄膜。参见图6，图6为实施例1制备的功能化石墨烯防水增透薄膜的可见光透射光谱图。
经检测，所述功能化石墨烯薄膜层的表面电阻率为5000ohm/sq，功能化石墨烯薄膜层表面光滑平整，透光率为97％。
实施例2
采用超声辅助Hummers制备氧化石墨烯，清洗干燥后，加入浓硫酸进行反应，氧化石墨烯与浓硫酸的质量比为1:100，反应温度为50℃，处理时间为2小时，同时采用臭氧对其进行二次功能化处理制备具有超强亲水能力的粒径为3nm的功能化石墨烯量子点，臭氧浓度100mg/L；配置功能化石墨烯量子点水溶液，浓度为20mg/ml。
采用旋涂法制备功能化石墨烯薄膜层/石英玻璃基底复合结构，低速100转/分钟，高速1000转/分钟，旋涂时间分别为10秒和120秒；
所述功能化石墨烯复合体采用热台烘干，烘干温度为300度，烘干时间为30分钟，得到功能化石墨烯防水增透薄膜。其中，功能化石墨烯薄膜层的厚度为20nm。
经检测，所述功能化石墨烯薄膜层的表面电阻率为1000ohm/sq，功能化石墨烯薄膜层表面光滑平整，透光率为90％。
实施例3
采用自上而下法制备氧化石墨烯，清洗干燥后，加入氨水(质量浓度为20％)进行反应，其中，氧化石墨烯与氨水的质量比为1:5，反应温度为200℃，时间为2小时，对其进行二次功能化处理制备具有超强亲水能力的粒径为10nm的功能化石墨烯量子点。
配置功能化石墨烯水溶液，浓度为10mg/ml；采用甲醇、丙酮、去离子水对PET基底进行清洗，清洗时间为60分钟；随后采用氧等离子体对基底进行轰击、清洗，功率为100瓦，时间为30秒钟；
采用提拉法制备功能化石墨烯薄膜层/PET基底复合结构，低速500转/分钟，高速3000转/分钟，旋涂时间分别为10秒和60秒；所述功能化石墨烯复合体采用热台烘干，烘干温度为300度，烘干时间为30分钟，得到功能化石墨烯防水增透薄膜。
其中，功能化石墨烯薄膜层的厚度为10nm。经检测，所述功能化石墨烯薄膜层的表面电阻率为2000ohm/sq，功能化石墨烯薄膜层表面光滑平整，透光率为80％，具有较好的防紫外线特性。
实施例4
采用自下而上法制备氧化石墨烯，清洗干燥后，加入三氟甲磺酸，氧化石墨烯与三氟甲磺酸的质量比为1:50，同时通入臭氧进行反应，臭氧浓度50mg/L，处理时间为2小时；反应温度为80℃，对其进行二次功能化处理制备具有超强亲水能力的粒径为100nm的功能化石墨烯量子点。
配置功能化石墨烯量子点水溶液，浓度为1mg/ml。
采用甲醇、丙酮、去离子水对玻璃基底进行清洗，清洗时间为60分钟；随后采用氧等离子体对基底进行轰击、清洗，功率为100瓦，时间为20分钟；采用刮涂法制备功能化石墨烯薄膜层/玻璃基底复合结构；所述功能化石墨烯复合体采用热台烘干，烘干温度为150度，烘干时间为30分钟，得到功能化石墨烯防水增透薄膜。
其中，功能化石墨烯薄膜层的厚度为3nm。经检测，所述功能化石墨烯薄膜层的表面电阻率为5000ohm/sq，功能化石墨烯薄膜层表面光滑平整，透光率为95％。
实施例5
采用Brodie法制备氧化石墨烯1g，清洗干燥后，加入500mL聚乙二醇去离子水溶液(质量浓度10％，聚乙二醇的数均分子量为190～630)进行反应，反应温度为100℃，时间为6小时；对其进行二次功能化处理制备具有超强亲水能力的粒径为50nm的功能化石墨烯量子点。
配置功能化石墨烯量子点水溶液，浓度为0.1mg/ml。
采用甲醇、丙酮、去离子水对PET基底进行清洗，清洗时间为30分钟；随后采用氧等离子体对基底进行轰击、清洗，功率为50瓦，时间为20分钟；采用提拉法制备功能化石墨烯薄膜层/PC基底复合结构，所述功能化石墨烯复合体采用氮气吹干，得到功能化石墨烯防水增透薄膜。
其中，功能化石墨烯薄膜层的厚度为5nm。经检测，所述功能化石墨烯薄膜层的表面电阻率为4000ohm/sq，功能化石墨烯薄膜层表面光滑平整，透光率为92％，具有较好的防紫外线特性和防雾特性。
实施例6
采用hummes法制备氧化石墨烯，清洗干燥后，加入偶联剂KH550去离子水溶液，其中偶联剂去离子水溶液的浓度为10mg/mL，氧化石墨烯与偶联剂的质量比为1:20，反应温度为200℃，对其进行二次功能化处理制备具有超强亲水能力的粒径为15nm的功能化石墨烯量子点。
配置功能化石墨烯量子点水溶液，浓度为0.5mg/ml。
采用甲醇、丙酮、去离子水对玻璃基底进行清洗，清洗时间为60分钟；随后采用食人鱼溶液清洗，时间为60分钟；采用刮涂法制备功能化石墨烯薄膜层/玻璃基底复合结构；所述功能化石墨烯复合体采用热台烘干，烘干温度为150度，烘干时间为30分钟，得到功能化石墨烯防水增透薄膜。
其中，功能化石墨烯薄膜层的厚度为3nm。经检测，所述功能化石墨烯薄膜层的表面电阻率为1000ohm/sq，功能化石墨烯薄膜层表面光滑平整。
实施例7
将实施例1以本实施例制备的功能化石墨烯用作太阳能电池防水增透薄膜覆盖于ITO玻璃表面，太阳能电池结构为：ITO/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸/聚-3己基噻吩/PCBM(/钙/铝)的有机太阳能电池。经检测，所述有机太阳能电池的光电转化效率为5.6％，该功能化石墨烯防水增透薄膜能够起到有效的防水作用，在淋雨测试中，太阳能电池的光电转化效率基本不变。
对比例1
以实施例1为基础，其他步骤不变，只是采用Hummers法制备氧化石墨烯不进行处理，直接制备氧化石墨烯薄膜，得到氧化石墨烯薄膜。
将实施例1制备得到的功能化石墨烯防水增透薄膜和对比例1制备的氧化石墨烯薄膜制作医用护目镜防水雾贴膜，进行效果对比测试。
结果表明，对比例1得到的样品防水雾时间短，～30分钟后起雾，存放3天后防雾效果失效；实施例1制备的功能化石墨烯防水增透薄膜防水雾效果显著，长达至少10小时以上，并且存放3个月防雾效果不失效(见图6效果对比)。图7为对比例1和实施例1制备的功能化石墨烯薄膜在医用护目镜防雾应用中的效果图对比。图7中上图为(a)图为实施例1制备的二次功能化石墨烯薄膜在医用护目镜防雾应用中的效果图，图7中下图为(b)为对比例1制备的氧化石墨烯薄膜在医用护目镜防雾应用中的效果图。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高强度功能化石墨烯防水增透薄膜，其特征在于，包括基底以及复合于基底一侧表面的功能化石墨烯薄膜，所述功能化石墨烯薄膜由功能化石墨烯量子点制备而成；
所述功能化石墨烯量子点按照如下方法进行制备：
将氧化石墨烯与处理试剂混合进行反应，得到功能化石墨烯量子点；
所述处理试剂选自表面活性剂、有机酸、无机酸、碱、过氧化氢、醇类物质、盐、和偶联剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的防水增透薄膜，其特征在于，所述功能化石墨烯量子点的粒径1～100nm。
3.根据权利要求1所述的防水增透薄膜，其特征在于，所述反应的温度为0～300℃，所述反应的时间为1秒～24小时。
4.根据权利要求1所述的防水增透薄膜，其特征在于，所述进行反应的同时，可选择性通入臭氧或进行辐照。
5.根据权利要求1所述的防水增透薄膜，其特征在于，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或多种；
所述有机酸选自羧酸或磺酸；
所述无机酸选自含氧酸、无氧酸、络合酸、混酸或超酸；
所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、氨气
所述醇类物质选自甲醇、乙醇、丙三醇、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种；
所述盐选自有机盐和无机盐中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的防水增透薄膜，其特征在于，所述氧化石墨烯采用自下而上、自上而下法、Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法，修正的Hummers法、超声辅助Hummers法或电化学剥离法制备得到。
7.根据权利要求1所述的防水增透薄膜，其特征在于，还包括复合于基底另一侧的高透硅胶层。
8.根据权利要求1所述的防水增透薄膜，其特征在于，在所述高透硅胶层以及功能化石墨烯薄膜表面分别复合保护膜。
9.一种权利要求1～8任意一项所述的高强度功能化石墨烯防水增透薄膜在航空航天、海洋工程、水下作业、汽车电子、高清摄像、柔性传感器、太阳能电池和有机发光二极管显示与照明器件、以及生活中的眼镜、泳镜、农业塑料大棚等领域中作为防水、防雾、防雨、防尘、防紫外线、防静电薄膜中的应用。
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