一種環(huán)氧樹脂復合涂層溶液、其制備方法及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂復合涂層溶液。該復合涂層溶液由溶劑、環(huán)氧樹脂與石墨烯構(gòu)成，石墨烯均勻分散在溶液中，并且石墨烯質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.1～10％。為了避免團聚，提高石墨烯的分散均勻性，石墨烯優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯，同時輔以物理超聲分散技術(shù)。該復合涂層溶液結(jié)合了環(huán)氧樹脂與石墨烯的優(yōu)勢，當用于制備基體表面的涂層時，得到的涂層具有低的摩擦系數(shù)與優(yōu)異的耐磨性能，因此是一種良好的抗磨減摩涂層材料。
【專利說明】一種環(huán)氧樹脂復合涂層溶液、其制備方法及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種環(huán)氧樹脂復合涂層溶液、其制備方法及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧樹脂通常是指含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團，能發(fā)生開環(huán)聚合制備三維網(wǎng)狀不溶不熔材料的低聚物，有時也泛指具有類似性質(zhì)的環(huán)氧化合物。環(huán)氧樹脂具有良好的粘結(jié)性、耐腐蝕性、絕緣性、高強度等性能，廣泛應用于化工防腐、機械制造、航空航天、船舶運輸、化學建材、水利電力等領(lǐng)域。但是，由于環(huán)氧樹脂固化物呈三維網(wǎng)絡狀結(jié)構(gòu)，具有很高的交聯(lián)密度，質(zhì)脆，易產(chǎn)生裂紋，摩擦學性能難以滿足工程技術(shù)要求，使其應用受到一定的限制。因此，提高環(huán)氧樹脂的摩擦學性能，尤其是在嚴酷的條件下，使環(huán)氧樹脂獲得良好的減摩耐磨性能具有十分重要的意義。
[0003]近年來，采用微納米填料填充環(huán)氧樹脂，以改善其摩擦學性能是研究的熱點。L.Chang等人以不同含量的短碳纖維、石墨、聚四氟乙烯和納米二氧化鈦為填料，以環(huán)氧樹脂為基體制取了多種復合材料，比較了它們的摩擦因數(shù)、耐磨指標性和接觸溫度等參數(shù)。試驗結(jié)果表明，納米二氧化鈦的加入可以顯著降低摩擦因數(shù)，從而降低纖維增強環(huán)氧復合材料的接觸溫度，最終使復合材料的耐磨性大大加強，甚至能夠適用于極端摩擦環(huán)境，例如在高接觸壓力和高滑行速度條件下的摩擦接觸。M.Esteves等用有機蒙脫土改性環(huán)氧樹脂的摩擦和機械性能，有效地增加了樹脂的楊氏模量，降低了樹脂的磨損率。Xiao-Jun Shen等用氧化石墨烯改性環(huán)氧樹脂，發(fā)現(xiàn)與Si02、Al203等其他填料相比，氧化石墨烯在一個很低的含量下就能有效地增強環(huán)氧樹脂的耐磨性。Chelliah Anand Chairman等分別將玻璃和玄武巖纖維填充到環(huán)氧樹脂中，發(fā)現(xiàn)玄武巖纖維與環(huán)氧樹脂之間由于具有良好的結(jié)合而有利于增加耐磨性，而玻璃纖維與環(huán)氧樹脂間結(jié)合較差而不耐磨。
[0004] 石墨烯，即單層石墨，是只有一個碳原子厚度的二維納米材料，它可以翹曲成零維的富勒烯，卷成一維的碳納米管或者堆垛成三維的石墨，是所有碳類材料的組成單元。石墨烯是碳原子以Sp2雜化的單層堆垛而成的二維原子晶體，具有良好的熱性能、機械性能和潤滑性。近年來，以石墨烯為分散相的石墨烯復合材料成為研究熱點，但其研究主要集中在復合材料的機械性能、力學性能和熱學性能等方面，而對復合材料的摩擦性能方面的研究較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對環(huán)氧樹脂涂層在摩擦學性能方面的不足，提供一種環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，使用該復合涂層液制備基體表面的涂層時，得到的涂層具有低摩擦系數(shù)與優(yōu)異耐磨性。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，由溶劑、環(huán)氧樹脂與石墨烯構(gòu)成，石墨烯均勻分散在溶液中，并且石墨烯質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.1~10%。[0007]所述的環(huán)氧樹脂不限，包括雙酚A型環(huán)氧樹脂等。
[0008]所述的溶劑不限，包括二甲苯、正丁醇、乙醇、丙酮等溶劑中的一種溶劑或兩種以上溶劑組合的混合溶劑。
[0009]作為優(yōu)選，所述的石墨烯質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.2~5%。進一步優(yōu)選，所述的石墨稀質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.2~2 %。更優(yōu)選，所述的石墨稀質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的
0.25~I %。最優(yōu)選，所述的石墨稀質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.25~0.75 %。
[0010]在溶液配制中，當石墨烯加入環(huán)氧樹脂溶液中時易發(fā)生團聚，因此作為優(yōu)選，所述的石墨烯是硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯，即硅烷偶聯(lián)劑通過偶聯(lián)反應偶聯(lián)在石墨烯表面。
[0011]所述的硅烷偶聯(lián)劑不限，包括KH550、KH560、KH570、KH580、KH590等中的一種或幾種的混合。
[0012]所述的硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯的一種制備方法是:將石墨烯與硅烷偶聯(lián)劑溶于第一溶劑中，分散均勻后在40~80°C水浴環(huán)境中機械攪拌，使硅烷偶聯(lián)劑通過偶聯(lián)反應偶聯(lián)在石墨烯表面，然后用去離子水等洗滌除去表面殘留的硅烷偶聯(lián)劑，干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯。作為優(yōu)先，所述的干燥溫度為80~150°C，干燥時間為12~72小時。
[0013]上述硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯的制備方法中，作為優(yōu)選，所述的石墨烯與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:5~1:100，進一步優(yōu)選為1:10~1:30。所述的第一溶劑不限，優(yōu)選為去離子水和乙醇的混合 溶液，其質(zhì)量比優(yōu)選為1:1~1:50，更優(yōu)選為1:10~1:20。
[0014]本發(fā)明還提供了一種制備上述環(huán)氧樹脂復合涂層溶液的方法，具體為:將環(huán)氧樹脂溶于所述溶劑中制得環(huán)氧樹脂溶液，在其中加入石墨烯，分散均勻，得到環(huán)氧樹脂復合涂層溶液。
[0015]作為優(yōu)選，所述的石墨烯是硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯。
[0016]為了進一步提高石墨烯在溶液中的分散均勻性，作為優(yōu)選，在制備該復合涂層溶液時首先對石墨烯進行分散處理，即，首先將石墨烯或者硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯溶于第二溶劑中，得到石墨烯溶液，然后將所述的環(huán)氧樹脂溶液與該石墨烯溶液混合，分散均勻，得到環(huán)氧樹脂復合涂層溶液。
[0017]所述的第二溶劑不限，包括丙酮、乙醇、二甲苯、正丁醇中的一種溶劑或兩種以上溶劑組合的混合溶劑。
[0018]使用本發(fā)明的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液在基體表面制備復合涂層的方法是:基體表面清洗處理；在所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液中加入固化劑，分散均勻后涂覆在經(jīng)清洗處理后的基體表面，固化后得到環(huán)氧樹脂-石墨烯復合涂層。
[0019]所述的固化劑不限，包括單一多胺、混合多胺、改性多胺和共熔混合多胺。
[0020]作為優(yōu)選，所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液中還加入消泡劑。
[0021]作為優(yōu)選，所述的室溫固化時間為12~72小時。
[0022]綜上所述，本發(fā)明將環(huán)氧樹脂與石墨烯復合，基于環(huán)氧樹脂優(yōu)異的防腐和粘結(jié)性，石墨烯優(yōu)異的熱性能、機械性能和潤滑性，復合后的材料結(jié)合了兩種材料的優(yōu)勢，當作為基體表面的涂層材料使用時，具有良好的基體結(jié)合力，并且具有低的摩擦系數(shù)與優(yōu)異的耐磨性能。經(jīng)測試，與純環(huán)氧樹脂涂層相比，在干燥環(huán)境中，該復合涂層的摩擦系數(shù)下降高達15%，磨損率下降高達39% ;在海水環(huán)境中，該復合涂層的摩擦系數(shù)下降高達44.4%，磨損率下降高達94.8%?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0023]圖1a是本發(fā)明實施例1中的石墨烯的掃描電鏡圖；
[0024]圖1b是本發(fā)明實施例1中的石墨烯的透射電鏡圖；
[0025]圖2a是對比實施例1中涂層的斷面形貌圖；
[0026]圖2b是實施例2中涂層的斷面形貌圖；
[0027]圖3a是實施例2涂層的宏觀形貌圖；
[0028]圖3b是實施例5涂層的宏觀形貌圖；
[0029]圖3c是實施例6涂層的宏觀形貌圖；
[0030]圖4是對比實施例1與實施例1至實施例5中的涂層在干燥條件下的摩擦系數(shù)隨時間的變化圖；
[0031]圖5是對比實施例1與實施例1至實施例5中的涂層在海水環(huán)境中的摩擦系數(shù)隨時間的變化圖；
[0032]圖6是對比實施例1與實施例1至實施例5中的涂層分別在干燥和海水中的磨痕截面積測試結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，需要指出的是，以下所述實施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。
[0034]對比實施例1:
[0035]本實施例是以下實施例1-6的對比實施例。
[0036]本實施例中，涂層溶液由0.3g溶劑與3g環(huán)氧樹脂E51組成。其中，溶劑是二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比為7:3混合而成的混合溶劑。
[0037]上述涂層溶液的制備方法為:將3g環(huán)氧樹脂E51與0.3g混合溶劑混合，然后機械攪拌5分鐘，得到環(huán)氧樹脂溶液，該混合溶劑為二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比7:3混合而形成的。
[0038]使用上述涂層溶液在基體表面制備涂層，該基體為鑄鐵片，具體制備方法為:上述制得的涂層溶液中加入固化劑二乙烯三胺0.33g和消泡劑BYK-0280.009g，機械攪拌10分鐘，常溫下抽真空10分鐘，然后用200 μ m的線棒涂布器將其涂布在經(jīng)清洗處理后的基體表面，室溫下固化24小時，制得環(huán)氧樹脂涂層。該基體的清洗處理方法為:首先用砂紙打磨該基體，然后用丙酮超聲清洗。
[0039]對上述制得的環(huán)氧樹脂涂層進行如下摩擦性能測試:
[0040](1)在干燥環(huán)境，2N載荷，5Hz頻率條件下持續(xù)測試20分鐘，得到涂層摩擦系數(shù)隨時間的變化圖；
[0041](2)在海水環(huán)境，2N載荷，5Hz頻率條件下持續(xù)測試20分鐘，得到涂層摩擦系數(shù)隨時間的變化圖；
[0042](3)在干燥環(huán)境，5N載荷，5Hz頻率條件下持續(xù)測試15分鐘后，再測量磨痕的截面積，以表征該涂層的耐磨性；
[0043](4)在海水環(huán)境，5N載荷，5Hz頻率條件下持續(xù)測試15分鐘后，再測量磨痕的截面積，以表征該涂層的耐磨性；
[0044]實施例1:
[0045]本實施例中，復合涂層溶液由溶劑、環(huán)氧樹脂E51與硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯組成。其中，溶劑是二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比為7:3混合而成的混合溶劑，石墨烯的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的0.25%。
[0046]該硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯的制備方法是:將石墨烯與硅烷偶聯(lián)劑KH550以質(zhì)量比為1:20加入到一定量乙醇和去離子水質(zhì)量比為9:1的混合溶劑中，超聲分散I小時，60°C水浴環(huán)境中機械攪拌5小時，使硅烷偶聯(lián)劑通過偶聯(lián)反應偶聯(lián)在石墨烯表面，然后分另Ij用乙醇和去離子水洗滌3次除去表面殘留的硅烷偶聯(lián)劑，120°C干燥10小時，制得硅烷偶聯(lián)劑改性石墨烯。
[0047]上述復合涂層溶液的制備方法為:將硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯與丙酮混合，超聲分散30分鐘后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯溶液；將3g環(huán)氧樹脂E51和0.3g混合溶劑混合，然后機械攪拌5分鐘，得到環(huán)氧樹脂溶液，該混合溶劑為二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比7:3混合而形成的；將硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯溶液與環(huán)氧樹脂溶液混合，其中石墨烯的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的0.25 %，超聲分散30分鐘，然后機械攪拌10分鐘，得到環(huán)氧樹脂-硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯復合涂層溶液。
[0048]使用上述復合涂層溶液在基體表面制備復合涂層，該基體與對比實施例1完全相同，為鑄鐵片。該涂層的制備方法與對比實施例1中涂層的制備方法基本相同，所不同的是制得的涂層為環(huán)氧樹脂-環(huán)氧樹脂-硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯復合涂層，其中石墨烯的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的0.25%。 [0049]對上述復合涂層進行摩擦性能測試，測試方法與對比實施例1中的測試方法完全相同。
[0050]實施例2:
[0051]本實施例中，復合涂層溶液由溶劑、環(huán)氧樹脂E51與硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯組成。其中，溶劑是二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比為7:3混合而成的混合溶劑，石墨烯的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的0.5%。
[0052]該硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯的制備方法與實施例1中硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯的制備方法完全相同。
[0053]上述復合涂層溶液的制備方法與實施例1中涂層涂層溶液的制備方法基本相同，所不同的是:硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨稀溶液與環(huán)氧樹脂溶液混合，其中石墨稀的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的0.5%。
[0054]使用上述復合涂層溶液在基體表面制備復合涂層，該基體與實施例1完全相同。
[0055]對上述復合涂層進行摩擦性能測試，測試方法與對比實施例1中的測試方法完全相同。
[0056]實施例3:
[0057]本實施例中，復合涂層溶液由溶劑、環(huán)氧樹脂E51與硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯組成。其中，溶劑是二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比為7:3混合而成的混合溶劑，石墨烯的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的0.75%。
[0058]該硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯的制備方法與實施例1中硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯的制備方法完全相同。
[0059]上述復合涂層溶液的制備方法與實施例1中復合涂層溶液的制備方法基本相同，所不同的是:硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨稀溶液與環(huán)氧樹脂溶液混合，其中石墨稀的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的0.75%。
[0060]使用上述復合涂層溶液在基體表面制備復合涂層，該基體與實施例1完全相同。
[0061]對上述復合涂層進行摩擦性能測試，測試方法與對比實施例1中的測試方法完全相同。
[0062]實施例4:
[0063]本實施例中，復合涂層溶液由溶劑、環(huán)氧樹脂E51與硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯組成。其中，溶劑是二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比為7:3混合而成的混合溶劑，石墨烯的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的I %。
[0064]該硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯的制備方法與實施例1中硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯的制備方法完全相同。
[0065]上述復合涂層溶液的制備方法與實施例1中復合涂層溶液的制備方法基本相同，所不同的是:硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨稀溶液與環(huán)氧樹脂溶液混合，其中石墨稀的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的I %。
[0066]使用上述復合 涂層溶液在基體表面制備復合涂層，該基體與實施例2完全相同。
[0067]對上述復合涂層進行摩擦性能測試，測試方法與對比實施例1中的測試方法完全相同。
[0068]實施例5:
[0069]本實施例中，復合涂層溶液由溶劑、環(huán)氧樹脂E51與石墨烯組成。其中，溶劑是二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比為7:3混合而成的混合溶劑，石墨烯的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的
0.5%。
[0070]上述復合涂層溶液的制備方法為:將石墨烯與丙酮混合，超聲分散30分鐘后得到石墨烯溶液；將3g環(huán)氧樹脂E51和0.3g混合溶劑混合，然后機械攪拌5分鐘，得到環(huán)氧樹脂溶液，該混合溶劑為二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比7:3混合而形成的；將石墨烯溶液與環(huán)氧樹脂溶液混合，其中石墨烯的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的0.25%，超聲分散30分鐘，然后機械攪拌10分鐘，得到環(huán)氧樹脂-石墨烯復合涂層溶液。
[0071]使用上述復合涂層溶液在基體表面制備復合涂層，該基體與對比實施例1完全相同，為鑄鐵片。該涂層的制備方法與對比實施例1中復合涂層的制備方法基本相同，所不同的是制得的復合涂層為環(huán)氧樹脂-石墨烯復合涂層。
[0072]對上述復合涂層進行摩擦性能測試，測試方法與對比實施例1中的測試方法完全相同。
[0073]實施例6:
[0074]本實施例中，復合涂層溶液與實施例5相同，也是由溶劑、環(huán)氧樹脂E51與石墨烯組成。其中，溶劑是二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比為7:3混合而成的混合溶劑，石墨烯的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的0.5%。
[0075]上述復合涂層溶液的制備方法與實施例5的制備方法基本相同，所不同的是未對石墨烯進行分散處理，而是將石墨烯直接與環(huán)氧樹脂溶液混合。具體為:將3g環(huán)氧樹脂E51和0.3g混合溶劑混合，然后機械攪拌5分鐘，得到環(huán)氧樹脂溶液，該混合溶劑為二甲苯與正丁醇以質(zhì)量比7:3混合而形成的；將石墨烯與環(huán)氧樹脂溶液混合，其中石墨烯的質(zhì)量占環(huán)氧樹脂E51質(zhì)量的0.25%，機械攪拌10分鐘，得到環(huán)氧樹脂-石墨烯復合涂層溶液。
[0076]使用上述復合涂層溶液在基體表面制備復合涂層，該基體與對比實施例1完全相同，為鑄鐵片。該涂層的制備方法與對比實施例1中復合涂層的制備方法基本相同，所不同的是制得的復合涂層為環(huán)氧樹脂-石墨烯復合涂層。
[0077]圖1a是上述實施例5與實施例6中所使用的石墨烯的掃描電鏡圖，圖1b是該石墨烯的透射電鏡圖。從圖中可以看出該石墨烯具有層片狀結(jié)構(gòu)，并且容易團聚，往往多片層疊在一起。因此，在實施例1-4中，對該石墨烯進行了改性處理，得到硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯，以避免石墨烯發(fā)生團聚。
[0078]上述實施例2中制得的復合涂層的斷面形貌圖如圖2b所示，其放大倍數(shù)為1000倍，右上角插圖的放大倍數(shù)為5000倍。對比實施例1中制得的涂層的斷面形貌圖如圖2a所示，其放大倍數(shù)為1000倍，右上角插圖的放大倍數(shù)為5000倍。對比圖2a與圖2b，可以看出，實施例2中制得的復合涂層中片層結(jié)構(gòu)的石墨烯清晰可見。類似實施例2，實施例1、3、
4、5、6中制得的復合涂層的斷面形貌均顯示該復合涂層中包含片層結(jié)構(gòu)的石墨烯。
[0079]上述實施例2、實施例5與實施例6中制得的復合涂層的宏觀形貌分別如圖3a、3b與3c所示。從圖3a中可以看出，在實施例2中，經(jīng)改性處理和分散處理的石墨烯能夠很好地分散在環(huán)氧樹脂中而不出現(xiàn)團聚現(xiàn)象；從圖3b中可以看出，在實施例5中，未經(jīng)改性、只經(jīng)過分散處理的石墨烯在環(huán)氧樹脂中有明顯的團聚現(xiàn)象；；從圖3c中可以看出，在實施例6中，未經(jīng)改性和分散處理的石墨烯在環(huán)氧樹脂中的分散性十分差，團聚現(xiàn)象十分嚴重，所制得的涂層十分不均勻。
[0080]上述對比實施例1以及實施例1-實施例5中的涂層在干燥條件下的摩擦系數(shù)隨時間的變化圖如圖4所示。從圖4中可以看出，在干燥條件下，與利用對比實施例1中未加石墨烯的環(huán)氧樹脂溶液制備的涂層相比，利用實施例1-5中在環(huán)氧樹脂溶液中添加石墨烯而形成的復合溶液制備的涂層的摩擦系數(shù)大大降低，下降率達到15%。對比實施例5與實施例2，進一步得到:在其他條件相同時，將石墨烯烴硅烷偶聯(lián)劑改性后，復合涂層的摩擦系數(shù)進一步降低。
[0081]上述對比實施例1以及實施例1-實施例5中的涂層在海水環(huán)境中的摩擦系數(shù)隨時間的變化圖如圖5所示。從圖5中可以看出，在海水環(huán)境中，與利用對比實施例1中未加石墨烯的環(huán)氧樹脂溶液制備的涂層相比，利用實施例1-5中在環(huán)氧樹脂溶液中添加石墨烯而形成的復合溶液制備的涂層的摩擦系數(shù)大大降低，下降率達到44.4%。對比實施例5與實施例2，進一步得到:在其他條件相同時，將石墨烯烴硅烷偶聯(lián)劑改性后，復合涂層的摩擦系數(shù)進一步降低。
[0082] 上述對比實施例1以及實施例1-實施例5中的涂層在干燥和海水中的磨痕測試結(jié)果如圖6所示。從圖6中可以看出，在干燥和海水條件下，與利用環(huán)氧樹脂溶液制備的涂層相比，利用石墨烯與環(huán)氧樹脂復合形成的復合溶液制備的涂層的耐磨性均大大提高，在干燥條件下，其磨損率下降達到39%，在海中條件下，其磨損率下降達到94.8%。；實施例5與實施例2相比，在干燥和海水中的耐磨性均有下降，但好于對比實施例1.[0083]以上所述的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行了詳細說明，應理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改和改進等，均應包含 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，其特征是:由溶劑、環(huán)氧樹脂與石墨烯構(gòu)成，石墨烯均勻分散在溶液中，并且石墨烯質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.1~10%。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，其特征是:所述的石墨烯質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.2~5%;進一步優(yōu)選，所述的石墨稀質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.2~2%;更優(yōu)選，所述的石墨稀質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.25~1% ;最優(yōu)選，所述的石墨稀質(zhì)量占環(huán)氧樹脂質(zhì)量的0.5~0.75%。
3.如權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，其特征是:所述的石墨烯是硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯。
4.如權(quán)利要求3所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，其特征是:所述的硅烷偶聯(lián)劑是KH550、KH560、KH570、KH580、KH590 中的一種或幾種的混合。
5.如權(quán)利要求3所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，其特征是:所述的硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯的制備方法是:將石墨烯與硅烷偶聯(lián)劑溶于第一溶劑中，分散均勻后在40~80°C水浴環(huán)境中機械攪拌，使硅烷偶聯(lián)劑通過偶聯(lián)反應偶聯(lián)在石墨烯表面，然后用去離子水等洗滌除去表面殘留的硅烷偶聯(lián)劑，干燥后得到硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯。
6.如權(quán)利要求5所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，其特征是:所述的石墨烯與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:5~1:1 00，優(yōu)選為1:10~1:30。
7.如權(quán)利要求5所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，其特征是:所述的第一溶劑是去離子水和乙醇的混合溶液，其質(zhì)量比為1:1~1:50，優(yōu)選為1:10~1:20。
8.如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，其特征是:所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂。
9.如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液，其特征是:所述的溶劑是二甲苯、正丁醇、乙醇、丙酮中的一種溶劑或兩種以上溶劑組合的混合溶劑。
10.制備如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液的方法，其特征是:將環(huán)氧樹脂溶于溶劑中制得環(huán)氧樹脂溶液，在其中加入石墨烯，分散均勻，得到環(huán)氧樹脂復合涂層溶液。
11.如權(quán)利要求10所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液的制備方法，其特征是:首先將石墨烯或者硅烷偶聯(lián)劑改性的石墨烯溶于第二溶劑中，得到石墨烯溶液，將所述的環(huán)氧樹脂溶液與該石墨烯溶液混合，分散均勻，得到環(huán)氧樹脂復合涂層溶液。
12.如權(quán)利要求11所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液的制備方法，其特征是:所述的第二溶劑是丙酮、乙醇、正丁醇、二甲苯中的一種溶劑或兩種以上溶劑組合的混合溶劑。
13.使用如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液在基體表面制備涂層的方法，其特征是:基體表面清洗處理；在所述的環(huán)氧樹脂復合涂層溶液中加入固化劑，分散均勻后涂覆在經(jīng)清洗處理后的基體表面，固化后得到環(huán)氧樹脂-石墨烯復合涂層。
【文檔編號】C09D7/12GK103965745SQ201410204737
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】趙文杰, 伍方, 曾志翔, 鄭文茹, 烏學東, 薛群基 申請人:中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所