石墨烯-環(huán)氧-聚丙烯酸酯復(fù)合乳液及涂層研究.pdf

1、以乳液聚合法制備的各種聚合物乳液可以應(yīng)用于水性涂料，環(huán)境友好，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，所以，為提升相應(yīng)水性涂層性能，各種改性研究在當(dāng)前備受關(guān)注。本論文以細(xì)乳液聚合為基礎(chǔ)，制備了環(huán)氧(EP)/聚丙烯酸酯(PA)復(fù)合乳液，在此基礎(chǔ)上引入氧化石墨烯或石墨烯納米復(fù)合物，制備出石墨烯/環(huán)氧/聚丙烯酸酯復(fù)合乳液及涂層，對(duì)氧化石墨烯制備方法、復(fù)合方法、以及涂料體系對(duì)涂層物理機(jī)械以及防腐性能的影響，開(kāi)展了系統(tǒng)研究，得到了具有較高防腐性能和物理機(jī)械性能的水

2、性涂層材料。本論文主要內(nèi)容如下:
　　1.以改進(jìn)的Hummers方法為基礎(chǔ)，改變實(shí)驗(yàn)所用原料及反應(yīng)條件，得到了兩種不同的氧化石墨烯。對(duì)產(chǎn)物用傅立葉紅外光譜儀(FTIR)、X射線衍射(XRD)、拉曼(Raman)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)兩種方法都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨的成功剝離，但是不同條件下得到的納米片層結(jié)構(gòu)的氧化程度不同，即氧化石墨烯(GO)和更高氧化程度的氧化石墨烯(HODGO)。GO和HODGO都可以在水中自分散，形成穩(wěn)定的水分散體。
　　

3、2.以細(xì)乳液聚合法為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)乳化劑體系的優(yōu)化，得到了穩(wěn)定的PA乳液;設(shè)計(jì)以直接共混法制備GO-PA復(fù)合乳液并成膜，用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、稱重法、熱失重測(cè)試儀(TGA)對(duì)復(fù)合膠膜的力學(xué)性能、吸水率、熱穩(wěn)定性進(jìn)行表征，并研究了不同用量對(duì)復(fù)合膠膜的影響，發(fā)現(xiàn)適量（0.8％以內(nèi)）GO的添加能使乳膠膜拉伸強(qiáng)度和楊氏模量提高、熱分解溫度提高，吸水率下降。
　　3.在上述聚合體系中引入環(huán)氧樹(shù)脂E44，同時(shí)將HODGO引入乳化體系作為Pickerin

4、g乳化劑，通過(guò)細(xì)乳液聚合制備HODGO/EP/PA復(fù)合乳液并成膜;對(duì)HODGO以及E44含量對(duì)乳膠膜力學(xué)性能以及吸水率的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明E44及HODGO的引入均能使乳膠膜拉伸強(qiáng)度和楊氏膜量提高、吸水率下降;20％E44，0.2％HODGO的乳膠膜拉伸強(qiáng)度為13.28MPa，比0％E44，0％HODGO的乳膠膜提高了3倍;吸水率為4.25％，降低為0％E44，0％HODGO的乳膠膜的吸水率的1/2。
　　4.在GO水分散液

5、中引入埃洛石納米管(HNTs)，用水合肼作還原劑，以還原凝聚法制備出HNTs-rGO納米復(fù)合材料;用傅立葉紅外光譜儀(FTIR)、紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)(UV-vis)、透射電鏡(TEM)、Zeta電位測(cè)試儀對(duì)HNTs-rGO進(jìn)行了表征，結(jié)果表明GO中的含氧基團(tuán)被部分還原;HNTs與rGO通過(guò)氫鍵形成有效復(fù)合;HNTs-rGO能以納米復(fù)合物的形式分散在水中，分散液放置穩(wěn)定性在一個(gè)月以上。
　　5.用HNTs-rGO水分散液與上文中的

6、EP/PA乳液直接混合，并加入各種成膜助劑及固化劑等助劑配制涂料，涂料經(jīng)噴涂后，在40℃下干燥至漆膜表干，再放到90℃烘箱中固化2h，可以形成均勻連續(xù)涂層。對(duì)漆膜的物理機(jī)械性能進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)硬度和附著力優(yōu)，分別為4H和0級(jí);HNTs-rGO在加入量在1％以下時(shí)，對(duì)漆膜物理機(jī)械性能沒(méi)有顯著影響。但是，對(duì)漆膜與金屬接觸面進(jìn)行SEM表征發(fā)現(xiàn)，HNTs-rGO的加入能提高涂層致密度。對(duì)涂層進(jìn)行宏觀耐介質(zhì)測(cè)試及耐鹽霧測(cè)試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)涂層中添加了HNT