石墨烯改性水性丙烯酸樹脂涂料的制備與性能

成綿江

（廣東產品質量監督檢驗研究院，廣東廣州 510000）

隨著時代的發展，社會各種行業都在飛速發展。房地產的發展，使得各種建筑材料、裝修材料需求增加，材料綠色安全環保問題備受關注，材料環保問題也隨之成為一個被廣泛關注的問題。因此，合成新型材料或改良產品性能就成為一個重要的問題。用石墨烯改性后的水性丙烯酸可以改善材料的不足，滿足社會發展對新材料的需求。

1 石墨烯改性及優點

1.1 表面改性

表面改性分為共價鍵功能化和非共價鍵功能化。石墨烯的表面和邊緣有反應活性，會給石墨烯的表面造成缺陷。為了改善這些缺陷，可以在石墨烯的表面和邊緣地方引入官能團，提高材料的穩定性，增加石墨烯和各種材料、各種溶劑之間的相容性。改善石墨烯的表面也可以提升石墨烯的表面活性，便于石墨烯與其他物質相容。非共價鍵功能化是指通過一些非共價鍵對石墨烯表面改性，增加石墨烯和其他物質的功能。例如，一些被石墨烯改性的材料可以增加抗老化性，還可以提示材料的功能性。這兩種對石墨烯改性的方式都可以提升石墨烯的分散性，使石墨烯更易改善材料的性質。對石墨烯改性可以提升石墨烯與丙烯酸的相容，對制造丙烯酸樹脂涂料有重大意義。

1.2 電子性能改性

電子性能改性是指通過改變電子結構，提升石墨烯的物理性質，通過對石墨烯物理性質的改性改善石墨烯的電子性能[1]。石墨烯電子性能改性分有摻雜和電子轟擊兩種方式，對石墨烯進行電子改性主要應用在電子、高科技和半導體材質等方面。雖然石墨烯的電子改性對改性水性丙烯酸樹脂涂料沒有影響，但石墨烯的電子改性能為精確儀器的制造提供更好的材料。改性石墨烯并將其加以改善再應用，可以在提升石墨烯優良性能的同時提升需改性材質的性能。石墨烯的發展和進步會為半導體和材料性能的提升提供更多的可能。

2 石墨烯改性水性丙烯酸樹脂涂料的制備

石墨烯改性水性丙烯酸樹脂涂料的方法有兩種，一種是通過氧化石墨烯改善丙烯酸樹脂涂料，另一種是共混的方法。

現代工業在很多方面都存在一定的欠缺，需要選擇一些物質來改善材料或合成新的材料。例如，在環保方面可以采用石墨烯改性水性丙烯酸樹脂涂料，使這種樹脂涂料的性能得到改善，增加材料的環保性能和其他綜合性能。在用石墨烯改性水性丙烯酸樹脂涂料時可以進行一些實驗，將石墨烯和丙烯酸以不同比例混合，通過化學方法結合一些儀器找出最合適的比例，然后進行大規模的樹脂涂料改性。實驗結果表明，當石墨烯的質量分數為0.1%、丙烯酸樹脂與交聯劑的比例為5：1時，水性丙烯酸樹脂涂料的性能最好，經過改性的丙烯酸的硬度和耐磨度也都有所增加；經過石墨烯改性的水性丙烯酸樹脂涂料有毒物質的排放量也有所降低；石墨烯的添加可以使水性丙烯酸樹脂涂料的官能團穩定性和樹脂涂料的穩定性都增加[2]，使水性丙烯酸的使用范圍更加廣泛。

通過氧化石墨烯改性水性丙烯酸的制備樹脂涂料用到的成分較多，其成分及大致含量如下：石墨烯改性后的溶液、水性丙烯酸溶解后的乳液、顏填料的比例約為1∶4∶1；分散劑、消泡劑、水和pH值調節劑的比例約為1∶1∶5∶1。這種通過氧化石墨烯改性水性丙烯酸的方法是通過改性石墨烯，將石墨烯與樹脂進行物理化混合。通過這種方式對水性丙烯酸樹脂涂料進行了改性，這種改性的方法可以提高水性丙烯酸樹脂涂料的穩定性和環境友好性，將水性丙烯酸樹脂涂料應用到以前因環境等原因而無法應用的地方，如氣候潮濕、對環保有很高要求的地方等。

通過共混的方法制備石墨烯改性水性丙烯酸樹脂涂料的方法，是將流變助劑在去離子水中攪拌，攪拌后再加入分散劑、共溶劑等攪拌一段時間，然后將改性后的石墨烯與鐵紅和其他一些化學材料攪拌約20分鐘，然后再加入調節劑、活性稀釋劑等眾多化學劑攪拌，這樣就可以得到經石墨烯改性的水性丙烯酸樹脂涂料。在用石墨烯改性水性丙烯酸之前需要先改性石墨烯，對石墨烯進行改性處理是涂料成功制備的重要一步。石墨烯具有很大的靈活性，應用程度很高，對水性丙烯酸樹脂涂料的制備有很大作用。

3 石墨烯改性水性丙烯酸樹脂涂料后的性能

在沒有使用石墨烯改性水性丙烯酸之前，水性丙烯酸樹脂涂料的性能也很好。未經改性的水性丙烯酸的應用范圍十分廣泛，樹脂涂料的綜合性能和環境友好型性能都很好[3]。即便如此，水性丙烯酸還是存在很大的問題。例如，雖然水性丙烯酸的應用范圍很廣但是它使用起來有很大的限制，在潮濕、化學工廠、實驗室等地都難以應用。此外，水性丙烯酸的耐腐蝕性不高，在物理和化學方面的防腐蝕都不到位。但經過石墨烯改性后的水性丙烯酸其性能耐腐蝕性都會得到很大的改善和提高。經過石墨烯改性的水性丙烯酸在耐腐蝕、抗材料老化、提升材料的耐光性和耐熱性等方面都有很大的作用。改善石墨烯的性能，提高石墨烯的表面活性和分散性。用改性后的石墨烯改性水性丙烯酸可以增加水性丙烯酸的官能團穩定性。這種優質聯合的方式可以使水性丙烯酸的性能在原有的基礎上得到改善和提升，水性丙烯酸樹脂涂料也能在增加應用范圍，減少環境限制的同時減少污染[4]。

4 結語

石墨烯改性水性丙烯酸樹脂涂料可以提升水性丙烯酸的性能，是水性丙烯酸應用的范圍變廣泛。通過改性石墨烯提升石墨烯的性能，使石墨烯變得適合與水性丙烯酸結合形成性能優良的水性丙烯酸樹脂涂料。這種樹脂涂料的適用范圍廣、環保性能高。通過這種物質結合提升材料綜合性能的方式將為后續有關方面的研究提供理論和思想研究的依據。

[1]褚偉偉,盧真真,岳燕麗,等.石墨烯/氧化石墨烯及其復合材料在污水處理中的應用研究進展[J].化工新型材料,2018,46(2):217-221.

[2]金永學,劉曉國.石墨烯的表面改性及其在涂層中的應用[J].電鍍與涂飾,2018,37(2):67-71.

[3]殷璐.熱還原石墨烯改性水泥砂漿抗鹽腐蝕性能研究[D].重慶:重慶交通大學,2017.

[4]陳宇.碳鋼表面石墨烯復合防腐涂層的制備及性能研究[D].合肥:安徽工業大學,2017.