石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备与性能

成绵江

（广东产品质量监督检验研究院，广东广州 510000）

随着时代的发展，社会各种行业都在飞速发展。房地产的发展，使得各种建筑材料、装修材料需求增加，材料绿色安全环保问题备受关注，材料环保问题也随之成为一个被广泛关注的问题。因此，合成新型材料或改良产品性能就成为一个重要的问题。用石墨烯改性后的水性丙烯酸可以改善材料的不足，满足社会发展对新材料的需求。

1 石墨烯改性及优点

1.1 表面改性

表面改性分为共价键功能化和非共价键功能化。石墨烯的表面和边缘有反应活性，会给石墨烯的表面造成缺陷。为了改善这些缺陷，可以在石墨烯的表面和边缘地方引入官能团，提高材料的稳定性，增加石墨烯和各种材料、各种溶剂之间的相容性。改善石墨烯的表面也可以提升石墨烯的表面活性，便于石墨烯与其他物质相容。非共价键功能化是指通过一些非共价键对石墨烯表面改性，增加石墨烯和其他物质的功能。例如，一些被石墨烯改性的材料可以增加抗老化性，还可以提示材料的功能性。这两种对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质。对石墨烯改性可以提升石墨烯与丙烯酸的相容，对制造丙烯酸树脂涂料有重大意义。

1.2 电子性能改性

电子性能改性是指通过改变电子结构，提升石墨烯的物理性质，通过对石墨烯物理性质的改性改善石墨烯的电子性能[1]。石墨烯电子性能改性分有掺杂和电子轰击两种方式，对石墨烯进行电子改性主要应用在电子、高科技和半导体材质等方面。虽然石墨烯的电子改性对改性水性丙烯酸树脂涂料没有影响，但石墨烯的电子改性能为精确仪器的制造提供更好的材料。改性石墨烯并将其加以改善再应用，可以在提升石墨烯优良性能的同时提升需改性材质的性能。石墨烯的发展和进步会为半导体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树脂涂料的制备

石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的方法有两种，一种是通过氧化石墨烯改善丙烯酸树脂涂料，另一种是共混的方法。

现代工业在很多方面都存在一定的欠缺，需要选择一些物质来改善材料或合成新的材料。例如，在环保方面可以采用石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料，使这种树脂涂料的性能得到改善，增加材料的环保性能和其他综合性能。在用石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料时可以进行一些实验，将石墨烯和丙烯酸以不同比例混合，通过化学方法结合一些仪器找出最合适的比例，然后进行大规模的树脂涂料改性。实验结果表明，当石墨烯的质量分数为0.1%、丙烯酸树脂与交联剂的比例为5：1时，水性丙烯酸树脂涂料的性能最好，经过改性的丙烯酸的硬度和耐磨度也都有所增加；经过石墨烯改性的水性丙烯酸树脂涂料有毒物质的排放量也有所降低；石墨烯的添加可以使水性丙烯酸树脂涂料的官能团稳定性和树脂涂料的稳定性都增加[2]，使水性丙烯酸的使用范围更加广泛。

通过氧化石墨烯改性水性丙烯酸的制备树脂涂料用到的成分较多，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、颜填料的比例约为1∶4∶1；分散剂、消泡剂、水和pH值调节剂的比例约为1∶1∶5∶1。这种通过氧化石墨烯改性水性丙烯酸的方法是通过改性石墨烯，将石墨烯与树脂进行物理化混合。通过这种方式对水性丙烯酸树脂涂料进行了改性，这种改性的方法可以提高水性丙烯酸树脂涂料的稳定性和环境友好性，将水性丙烯酸树脂涂料应用到以前因环境等原因而无法应用的地方，如气候潮湿、对环保有很高要求的地方等。

通过共混的方法制备石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的方法，是将流变助剂在去离子水中搅拌，搅拌后再加入分散剂、共溶剂等搅拌一段时间，然后将改性后的石墨烯与铁红和其他一些化学材料搅拌约20分钟，然后再加入调节剂、活性稀释剂等众多化学剂搅拌，这样就可以得到经石墨烯改性的水性丙烯酸树脂涂料。在用石墨烯改性水性丙烯酸之前需要先改性石墨烯，对石墨烯进行改性处理是涂料成功制备的重要一步。石墨烯具有很大的灵活性，应用程度很高，对水性丙烯酸树脂涂料的制备有很大作用。

3 石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料后的性能

在没有使用石墨烯改性水性丙烯酸之前，水性丙烯酸树脂涂料的性能也很好。未经改性的水性丙烯酸的应用范围十分广泛，树脂涂料的综合性能和环境友好型性能都很好[3]。即便如此，水性丙烯酸还是存在很大的问题。例如，虽然水性丙烯酸的应用范围很广但是它使用起来有很大的限制，在潮湿、化学工厂、实验室等地都难以应用。此外，水性丙烯酸的耐腐蚀性不高，在物理和化学方面的防腐蚀都不到位。但经过石墨烯改性后的水性丙烯酸其性能耐腐蚀性都会得到很大的改善和提高。经过石墨烯改性的水性丙烯酸在耐腐蚀、抗材料老化、提升材料的耐光性和耐热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团稳定性。这种优质联合的方式可以使水性丙烯酸的性能在原有的基础上得到改善和提升，水性丙烯酸树脂涂料也能在增加应用范围，减少环境限制的同时减少污染[4]。

4 结语

石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料可以提升水性丙烯酸的性能，是水性丙烯酸应用的范围变广泛。通过改性石墨烯提升石墨烯的性能，使石墨烯变得适合与水性丙烯酸结合形成性能优良的水性丙烯酸树脂涂料。这种树脂涂料的适用范围广、环保性能高。通过这种物质结合提升材料综合性能的方式将为后续有关方面的研究提供理论和思想研究的依据。

[1]褚伟伟,卢真真,岳燕丽,等.石墨烯/氧化石墨烯及其复合材料在污水处理中的应用研究进展[J].化工新型材料,2018,46(2):217-221.

[2]金永学,刘晓国.石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用[J].电镀与涂饰,2018,37(2):67-71.

[3]殷璐.热还原石墨烯改性水泥砂浆抗盐腐蚀性能研究[D].重庆:重庆交通大学,2017.

[4]陈宇.碳钢表面石墨烯复合防腐涂层的制备及性能研究[D].合肥:安徽工业大学,2017.