本發(fā)明屬于碳材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種石墨烯改性鋅粉的制備方法，尤其涉及一種在鋅粉表面分散石墨烯類材料的方法。

背景技術(shù)：

石墨烯(graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。它是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。作為一種由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，它是目前進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域中最薄的材料和最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比鋼材還要高200倍，還有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20％；同時(shí)石墨烯具有巨大的理論比表面積，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可在高工作電壓和大電流快速充放電下保持很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)，石墨烯還具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，可以降低內(nèi)阻，提高超級(jí)電容器的循環(huán)穩(wěn)定性；而且石墨烯如果能夠制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級(jí)計(jì)算機(jī)。用石墨烯取代硅，計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會(huì)快數(shù)百倍；另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。并且非常致密，即使是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。正是由于石墨烯具有上述諸多的優(yōu)異物理化學(xué)性質(zhì)，其在儲(chǔ)能材料，環(huán)境工程，靈敏傳感方面被廣泛應(yīng)用，被稱為“黑金”或是“新材料之王”，而且潛在的應(yīng)用前景廣大，目前已成為全世界的關(guān)注焦點(diǎn)與研究熱點(diǎn)。

如涂料領(lǐng)域，從當(dāng)前防腐涂料市場從世界上來看，所有材料每年因腐蝕損失約1％的重量，腐蝕帶來的經(jīng)濟(jì)損失約占國家經(jīng)濟(jì)總量的4％，防腐現(xiàn)狀不容樂觀，尤其重防腐涂料領(lǐng)域，高端防腐涂料市場空間巨大?！笆濉币?guī)劃中明確指出，開發(fā)功能化重防腐涂料，如低表面處理涂料、納米改性涂料、耐溫耐濕涂料、聚苯胺涂料、石墨烯涂料等。因此，石墨烯改性重防腐涂料已成為現(xiàn)階段研究的熱點(diǎn)之一。石墨烯作為一種高致密的片形材料，如能完好添加到涂料中，可以起到很好地屏蔽作用，防止腐蝕介質(zhì)的進(jìn)入，提高抗腐性能。

然而在實(shí)際應(yīng)用中，石墨烯還存在著諸多的問題和制約因素，石墨烯極易團(tuán)聚就是制約石墨烯研究和應(yīng)用的一個(gè)主要障礙。由于石墨烯相互間存在較強(qiáng)的范德華作用力使其不能在溶劑中穩(wěn)定分散，分散后也容易再次團(tuán)聚在一起難以打開。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)告，大量研究通過添加不同類型的分散劑或者改性的方式來提高石墨烯的分散效果，但同樣不能實(shí)現(xiàn)石墨烯的均勻分散，并且還會(huì)額外引入其他雜質(zhì)，對后續(xù)生產(chǎn)造成負(fù)面影響和處理成本的增加，而且石墨烯在與其他材料混合時(shí)，還容易發(fā)生卷曲褶皺，這會(huì)直接影響石墨烯復(fù)合材料在后續(xù)領(lǐng)域中的作用。

因此，如何找到一種能夠均勻分散石墨烯的方法，解決石墨烯易團(tuán)聚的問題，已成為石墨烯生產(chǎn)廠商以及石墨烯的下游應(yīng)用領(lǐng)域亟待解決的重要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種石墨烯改性鋅粉的制備方法，特別是一種在鋅粉表面分散石墨烯類材料的方法，本發(fā)明制備的石墨烯改性鋅粉能夠有效的在鋅粉表面分散石墨烯，解決其易團(tuán)聚的問題，為后期石墨烯改性鋅粉更為廣泛的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

本發(fā)明提供了一種石墨烯改性鋅粉的制備方法，包括以下步驟：

a)將石墨烯溶液和鋅粉均勻混合后，得到混合物；

b)將上述步驟得到的混合物經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，得到表面均勻分散石墨烯的改性鋅粉。

優(yōu)選的，所述石墨烯與所述鋅粉的質(zhì)量比為(0.01～1)：100；

所述鋅粉包括片狀鋅粉、球狀鋅粉和棒狀鋅粉中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述石墨烯溶液為經(jīng)過分散后的石墨烯溶液；

所述石墨烯溶液的質(zhì)量濃度為0.01％～20％。

優(yōu)選的，所述鋅粉的尺寸為1～5000μm；

所述石墨烯還包括氧化石墨烯、還原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述石墨烯溶液的溶劑包括水、無水乙醇、丙酮、二甲苯、正丁醇、甲基丁酮、異丙醇和醋酸乙酯中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述步驟a)具體為：

將鋅粉緩慢加入到經(jīng)過分散后的石墨烯溶液中，同時(shí)均勻混合，得到混合物。

優(yōu)選的，所述緩慢加入的速度為100～1000g/min；

所述混合包括攪拌混合；

所述攪拌混合的轉(zhuǎn)速為200～1000rpm。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的旋轉(zhuǎn)速度為20～100rpm；

所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度為40～90℃；

所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的壓力小于等于50kpa；

所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的時(shí)間為0.5～5h。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后還包括真空干燥步驟；

所述真空干燥的溫度為30～90℃；

所述真空干燥的時(shí)間為0.5～8h；

所述真空干燥的壓力小于等于80kpa。

上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所制備的石墨烯改性鋅粉在涂料中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供了一種石墨烯改性鋅粉的制備方法，包括以下步驟，首先將石墨烯溶液和鋅粉均勻混合后，得到混合物；然后將上述步驟得到的混合物經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，得到表面均勻分散石墨烯的改性鋅粉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對石墨烯極易團(tuán)聚的問題，而現(xiàn)有的制備方法不同程度的存在再次團(tuán)聚，分散不均，引入雜質(zhì)，影響性能以及提高處理成本的缺陷。本發(fā)明創(chuàng)造性的采用旋蒸的處理方式，將石墨烯均勻的分散包裹在鋅粉表面，可得到能夠均勻涂覆石墨烯的鋅粉，即均勻分散石墨烯類材料的改性鋅粉。不僅從根本上解決石墨烯類材料在溶液中混合不均勻的弊病，能夠保證石墨烯類材料的均勻分散，而且將石墨烯涂覆于鋅粉表面，可以保證石墨烯的平鋪狀態(tài)減少褶皺，更好地發(fā)揮其性能，從而將處理后的鋅粉添加到實(shí)際應(yīng)用中，能夠很好地解決石墨烯分散問題，保證其優(yōu)良性能的完美發(fā)揮。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯在鋅粉表面的均勻分布，石墨烯類材料改性鋅粉均勻的添加到涂料中，能夠制備出低膜厚、高強(qiáng)度、長時(shí)間耐腐蝕、低成本的新型涂料。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的改性片形鋅粉切片的fesem微觀形貌圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的改性球形鋅粉的拉曼譜圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制備的含有普通鋅粉的涂料的斷面結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例3制備的含有石墨烯改性鋅粉的涂料的斷面結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對發(fā)明權(quán)利要求的限制。

本發(fā)明所有原料，對其來源沒有特別限制，在市場上購買的或按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)方法制備的即可。

本發(fā)明所有原料，對其純度沒有特別限制，本發(fā)明優(yōu)選采用分析純或石墨烯復(fù)合材料領(lǐng)域使用的常規(guī)純度。

本發(fā)明提供了一種石墨烯改性鋅粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

a)將石墨烯溶液和鋅粉均勻混合后，得到混合物；

b)將上述步驟得到的混合物經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，得到表面均勻分散石墨烯的改性鋅粉。

本發(fā)明對所述鋅粉的具體形貌沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鋅粉形貌即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋅粉優(yōu)選包括片狀鋅粉、球狀鋅粉和棒狀鋅粉中的一種或多種，更優(yōu)選為片狀鋅粉、球狀鋅粉或棒狀鋅粉。

本發(fā)明對所述鋅粉的尺寸沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鋅粉的尺寸即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋅粉的尺寸(粒徑、片徑或大小)優(yōu)選為1～5000μm，更優(yōu)選為10～3000μm，更優(yōu)選為50～1000μm，最優(yōu)選為100～500μm。

本發(fā)明對所述鋅粉的具體選擇沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的鋅粉即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述鋅粉優(yōu)選包括鋅粉和/或其他含鋅化合物的粉狀顆粒，如氧化鋅顆粒等。

本發(fā)明對所述石墨烯的定義沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的石墨烯的概念即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述石墨烯優(yōu)選為廣義的石墨烯，即石墨烯類材料，優(yōu)選包括狹義石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一種或多種，更優(yōu)選為單層石墨烯、多層石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯或改性石墨烯，最優(yōu)選為單層石墨烯、多層石墨烯或氧化石墨烯。

具體的，本發(fā)明所述石墨烯可以包括多種市面上市售類型的石墨烯類材料，具體優(yōu)選為歐鉑公司生產(chǎn)的高品質(zhì)石墨烯(專利號(hào)：cn106082198a)、氧化石墨烯(專利號(hào)：cn106115669a)和氧化石墨烯(cn106430175a)中的一種或多種。

本發(fā)明對所述石墨烯溶液的濃度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的石墨烯溶液的濃度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述石墨烯溶液的濃度優(yōu)選為0.01％～20％，更優(yōu)選為0.05％～5％，最優(yōu)選為0.1％～1％。

本發(fā)明對所述石墨烯溶液的溶劑沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于石墨烯溶液的常規(guī)溶劑即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述石墨烯溶液的溶劑優(yōu)選為水、無水乙醇、丙酮、二甲苯、正丁醇、甲基丁酮、異丙醇和醋酸乙酯中的一種或多種，更優(yōu)選為水、無水乙醇、丙酮、二甲苯、正丁醇、甲基丁酮、異丙醇或醋酸乙酯，更優(yōu)選為水，無水乙醇、丙酮或二甲苯。

本發(fā)明為提高后續(xù)石墨烯的分散效果，所述石墨烯溶液優(yōu)選為經(jīng)過分散后的石墨烯溶液。本發(fā)明對所述石墨烯溶液的制備方法沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備方法即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述分散優(yōu)選為超聲攪拌處理。

本發(fā)明對所述石墨烯溶液和鋅粉的用量沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)比例即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述石墨烯與所述鋅粉的質(zhì)量比優(yōu)選為(0.01～1)：100，更優(yōu)選為(0.05～0.8)：100，更優(yōu)選為(0.08～0.7)：100，最優(yōu)選為(0.1～0.5)：100，具體可以為(0.2～0.4)：100。

本發(fā)明對所述混合的具體過程沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合過程即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，以均勻混合為優(yōu)選方案，本發(fā)明所述混合的具體步驟，即步驟a)具體優(yōu)選為：

將鋅粉緩慢加入到經(jīng)過分散后的石墨烯溶液中，同時(shí)均勻混合，得到混合物。

本發(fā)明對所述緩慢加入的具體參數(shù)沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的緩慢加入的加入速度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述緩慢加入的速度優(yōu)選為100～1000g/min，更優(yōu)選為200～900g/min，更優(yōu)選為400～700g/min，更優(yōu)選為500～600g/min，最優(yōu)選為300～500g/min。

本發(fā)明對所述混合的方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合方式即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述混合優(yōu)選包括攪拌混合。

本發(fā)明對所述攪拌混合的具體參數(shù)沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合的參數(shù)即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述攪拌混合的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為200～1000rpm，更優(yōu)選為300～900rpm，更優(yōu)選為400～800rpm，更優(yōu)選為500～700rpm，最優(yōu)選為350～500rpm。

本發(fā)明然后將上述步驟得到的混合物經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，得到表面均勻分散石墨烯的改性鋅粉。

本發(fā)明對所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的轉(zhuǎn)速?zèng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的轉(zhuǎn)速即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋅粉緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為20～100rpm，更優(yōu)選為30～90rpm，更優(yōu)選為40～80rpm，最優(yōu)選為40～60rpm，也可以為50～70rpm。

本發(fā)明對所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋅粉緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度優(yōu)選為40～90℃，更優(yōu)選為50～80℃，更優(yōu)選為60～70℃，最優(yōu)選為60～75℃。

本發(fā)明對所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的時(shí)間沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的時(shí)間即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋅粉緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的時(shí)間優(yōu)選為0.5～5h，更優(yōu)選為1～4.5h，更優(yōu)選為1.5～4h，最優(yōu)選為2～3.5h，具體可以為，以復(fù)合由石墨烯的鋅粉最終呈現(xiàn)松散的粉末狀即可。

本發(fā)明對所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的壓力沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的壓力即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋅粉緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的壓力優(yōu)選小于等于50kpa，更優(yōu)選小于等于40kpa，更優(yōu)選小于等于30kpa，具體可以為10～50kpa，或者為10～40kpa，或者為10～29kpa。

本發(fā)明對所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的設(shè)備沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的設(shè)備優(yōu)選為旋蒸蒸發(fā)器。

本發(fā)明為提高改性鋅粉的實(shí)用性和性能，優(yōu)化和完整工藝路線，所述旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后優(yōu)選還包括干燥步驟。

本發(fā)明對所述干燥的具體方式?jīng)]有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的干燥方式即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述干燥優(yōu)選為真空干燥。

本發(fā)明對所述真空干燥的溫度沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的真空干燥的溫度即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋅粉緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述真空干燥的溫度優(yōu)選為30～90℃，更優(yōu)選為40～80℃，最優(yōu)選為50～80℃，最優(yōu)選為60～75℃。

本發(fā)明對所述真空干燥的時(shí)間沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的真空干燥的時(shí)間即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋅粉緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述真空干燥的時(shí)間優(yōu)選為0.5～8h，更優(yōu)選為1～7h，更優(yōu)選為2～6.5h，最優(yōu)選為3～5h。

本發(fā)明對所述真空干燥的壓力沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的真空干燥的壓力即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為更好的將石墨烯和鋅粉緊密結(jié)合，并提高石墨烯的分散均勻性，所述真空干燥的壓力優(yōu)選小于等于80kpa，更優(yōu)選小于等于60kpa，或10～60kpa，更優(yōu)選小于等于40kpa，或20～40kpa。

本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)技術(shù)，通過控制真空度、旋轉(zhuǎn)速度、旋蒸溫度(水浴溫度)等使石墨烯均勻涂覆在鋅粉表面，至物料呈干燥狀態(tài)為止，從而將石墨烯、宏觀或微米級(jí)的鋅粉緊密結(jié)合在一起，能夠有效的解決石墨烯分散不均勻問題，更好地發(fā)揮其優(yōu)良性能，而且還能得到均勻涂覆石墨烯材料的鋅粉材料，首創(chuàng)性地使石墨烯對鋅粉的均勻分散涂覆成為現(xiàn)實(shí)。而且本發(fā)明特別的在無需保護(hù)氣體存在的條件下，進(jìn)行上述操作，從而簡化的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設(shè)備以及減少了生產(chǎn)消耗。本發(fā)明提供的制備方法工藝簡單、條件溫和、安全環(huán)保，更加適合工藝化大生產(chǎn)。

本發(fā)明上述步驟得到了表面均勻分散石墨烯的改性鋅粉，本發(fā)明對所述分散的石墨烯的厚度沒有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)石墨烯材料均勻分散為優(yōu)選方案，本發(fā)明所述分散的石墨烯層厚度控制在0.01～10μm，優(yōu)選厚度可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)控，更具體優(yōu)選為0.01～10μm，更優(yōu)選為0.061～10μm，更優(yōu)選為0.1～5μm，更優(yōu)選為0.5～3μm，更優(yōu)選為1～2μm。

本發(fā)明創(chuàng)造性的采用旋蒸的處理方式，將石墨烯均勻的分散包裹在鋅粉表面，可得到能夠均勻涂覆的石墨烯鋅粉，即均勻分散的石墨烯。不僅從根本上解決石墨烯在溶液中混合不均勻的弊病，能夠保證石墨烯的均勻分散，而且將石墨烯涂覆于顆粒表面，可以保證石墨烯的平鋪狀態(tài)減少褶皺，更好地發(fā)揮其性能，從而將處理后的顆粒添加到實(shí)際應(yīng)用中，能夠很好地解決石墨烯分散問題，保證其優(yōu)良性能的完美發(fā)揮。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所制備的石墨烯改性鋅粉在涂料中的應(yīng)用。本發(fā)明對所述涂料的具體選擇沒有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的含鋅涂料即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況、產(chǎn)品要求以及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述涂料優(yōu)選包括環(huán)氧富鋅涂料、鋅粉粉末涂料、無機(jī)鋅粉涂料和達(dá)克羅涂液中的一種或多種。

本發(fā)明上述步驟提供了一種石墨烯改性鋅粉的制備方法，本發(fā)明使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的方法，通過控制旋蒸過程的真空度、旋轉(zhuǎn)速度、旋蒸溫度(水浴溫度)等使石墨烯均勻涂覆在鋅粉表面，至物料呈干燥狀態(tài)為止，從而將石墨烯、宏觀或微米級(jí)的鋅粉緊密結(jié)合在一起，得到了均勻分散的石墨烯，并將石墨烯與宏觀或微米級(jí)的鋅粉緊密結(jié)合在一起；有效的解決石墨烯在溶液中混合不均勻的弊病，以及石墨烯在含宏觀或微觀鋅粉物料中分散不均勻的問題，還不會(huì)將分散劑等其他雜亂物質(zhì)引入，更好地發(fā)揮石墨烯材料的優(yōu)良性能，而且還能得到均勻涂覆石墨烯材料的鋅粉物料，首創(chuàng)性地使石墨烯對鋅粉的涂覆成為現(xiàn)實(shí)，并為后期石墨烯更為廣泛的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯在鋅粉表面的均勻分布，石墨烯類材料改性鋅粉均勻的添加到涂料中，能夠制備出低膜厚、高強(qiáng)度、長時(shí)間耐腐蝕、低成本的新型涂料。

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的一種石墨烯改性鋅粉的制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例是在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍也不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

1)取一定量含量為0.5％氧化石墨烯(cn106115669a)水溶液，超聲攪拌3h；

2)按照0.5％比例將500g片形鋅粉在機(jī)械攪拌下緩慢添加到步驟1)中得到的石墨烯溶液中，持續(xù)攪拌30min；

3)將步驟2)所得混合溶液添加到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器內(nèi)；

4)控制真空度為0.09mpa，水浴溫度80℃，旋轉(zhuǎn)速度60rpm，持續(xù)進(jìn)行，至物料呈干燥狀態(tài)為止，得到表面均勻分散石墨烯的鋅粉，即石墨烯覆膜顆粒。

5)對制備的產(chǎn)品通過包埋、切片技術(shù)。

對本發(fā)明實(shí)施例1制備的產(chǎn)品通過場發(fā)射掃描電鏡進(jìn)行表征和分析。

參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的改性片形鋅粉切片的fesem微觀形貌圖。由圖1可以發(fā)現(xiàn)，鋅粉切片表面存在一層明顯的薄膜，厚度約61nm，說明石墨烯能夠完整的涂覆在鋅粉表面。

實(shí)施例2

1)取1000g含量為0.3％改性石墨烯乙醇溶液，超聲攪拌3h；

2)按照0.5％比例將500g球形鋅粉在機(jī)械攪拌下緩慢添加到步驟1)中得到的石墨烯溶液中，持續(xù)攪拌30min；

3)將步驟2)所得混合溶液添加到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器內(nèi)；

4)控制真空度為0.09mpa，水浴溫度60℃，旋轉(zhuǎn)速度60rpm，持續(xù)進(jìn)行，至物料呈干燥狀態(tài)為止，得到表面均勻分散石墨烯的鋅粉，即石墨烯覆膜顆粒。

對本發(fā)明實(shí)施例2制備的產(chǎn)品進(jìn)行拉曼表征分析。

參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的改性球形鋅粉的拉曼譜圖。

由圖2中的拉曼譜圖可以清楚的分辨出石墨烯在鋅粉表面的分布情況，紅色區(qū)域有石墨烯的特征峰，藍(lán)色區(qū)域沒有石墨烯的特征峰，即紅色區(qū)域?yàn)槭┐嬖冢{(lán)色區(qū)域?yàn)榍驙钿\粉。

實(shí)施例3

1)取1000g含量為0.3％氧化石墨烯(cn106115669a)水溶液，超聲攪拌3h；

2)按照0.5％比例將500g球形鋅粉在機(jī)械攪拌下緩慢添加到步驟1)中得到的石墨烯溶液中，持續(xù)攪拌30min；

3)將步驟2)所得混合溶液添加到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器內(nèi)；

4)控制真空度為0.09mpa，水浴溫度80℃，旋轉(zhuǎn)速度60rpm，持續(xù)進(jìn)行，至物料呈干燥狀態(tài)為止，得到表面均勻分散石墨烯的鋅粉，即石墨烯覆膜顆粒；

5)將改性鋅粉與環(huán)氧樹脂、二甲苯等原料混合，制備環(huán)氧鋅粉涂料；

6)按照步驟5的制備方式，用相同規(guī)格的普通鋅粉替代改性鋅粉，制備環(huán)氧鋅粉涂料；

對本發(fā)明實(shí)施例制備的含有普通鋅粉的涂料和含有石墨烯改性鋅粉的涂料備樣板養(yǎng)護(hù)相同條件后，進(jìn)行斷面分析。

參見圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制備的含有普通鋅粉的涂料的斷面結(jié)構(gòu)圖。參見圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例3制備的含有石墨烯改性鋅粉的涂料的斷面結(jié)構(gòu)圖。

由圖3和圖4對比可知，兩種涂料斷面的形貌分析，改性前斷面參差不齊，存在明顯的孔隙；改性后斷面呈平整狀態(tài)，基本上沒有孔隙結(jié)構(gòu)。這表明后者比前者有更強(qiáng)的抗腐性能。

孔隙是影響涂料性能的關(guān)鍵因素，涂料中的孔隙使得外界的腐蝕介質(zhì)很容易能夠透過漆膜接觸基體表面造成腐蝕。因此，相同體系的涂料，漆膜致密度越高，則抗腐能力越強(qiáng)。

以上對本發(fā)明提供的一種在鋅粉表面分散石墨烯類材料的方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員都能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，和實(shí)施任何結(jié)合的方法。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明專利保護(hù)的范圍通過權(quán)利要求來限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其他實(shí)施例。如果這些其他實(shí)施例具有不是不同于權(quán)利要求文字表述的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字表述無實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，那么這些其他實(shí)施例也應(yīng)包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。