磺化石墨烯在丙烯酸酯涂料中的性能研究

吴平 , 叶昕瑜 , 舒杨

涂料工业

摘要：

在纯丙乳液中加入质量分数为0.1%～2.0%的磺化石墨烯(S－GNS)，制备了磺化石墨烯/丙烯酸酯涂料，并对S－GNS的结构进行了分析，测定了漆膜的基本性能、力学性能、耐水性、导电性、导热性、气体阻隔性。

结果表明:S－GNS用量为0.1%时，漆膜的力学性能、耐水性与导电性得到明显改善，拉伸强度和断裂伸长率较空白样分别提高了38.8%和42.8%，水接触角从69.5°提高到90.5°，漆膜达到了导电渗流临界值，表面电阻率下降了93.8%。

用量为1.0%时，S－GNS对涂料导热性能提升较为明显，漆膜的导热率提升了58.9%。漆膜的透气系数随着S－GNS用量的增加逐渐减小，用量为2.0%时，漆膜的透气系数降低了97.1%。

功能涂料是一种具有抗菌、导电、阻燃、防水、抗污、导热等特殊性能的涂料种类。通常添加功能性的填料可赋予涂料特殊功能。近年来，石墨烯应用于涂料中成为研究的热点。

采用KH－570改性氧化石墨烯，而后将其按照不同的比例添加到丙烯酸树脂涂料中，研究结果表明改性石墨烯提升了涂料的耐热性能、耐酸碱和耐水性能。

Zhang等用氨基与氧化石墨烯表面的羰基进行反应，通过霍夫曼重排获得功能性石墨烯，而后将其添加到聚丙烯酸酯涂料中，涂膜的拉伸强度由2MPa提升到5MPa，但是断裂伸长率由475%下降到258%。

Kugler等采用商用石墨烯配置成1%水溶液，而后与碳纳米管复配，添加到丙烯酸涂料中，改善了涂料的导电性能、储能模量、硬度等性能。

2008年Si等采用氨基苯磺酸改性氧化石墨烯，磺酸基接枝到石墨烯表面后进行还原反应，制备的磺化石墨烯具有较好的水溶性。

林菊香等以石墨烯作为前驱体，利用氨基苯磺酸重氮盐的高反应活性，通过重氮—碳键断裂形成活性自由基直接共价接枝到石墨烯上，制备的磺化石墨烯具有较好的水溶性。

目前尚未有报道将磺化石墨烯应用于涂料中。本研究将磺化石墨烯按照不同的比例添加到丙烯酸树脂中并制备涂料，考察其用量对涂料性能的影响。

1 实验部分

1.1 实验原料

1.2 涂料的制备

阶段一：往烧杯中加入50g水、0.2g润湿剂、0.3g分散剂，于120r/min下搅拌10min;

阶段二：加入0.1g防霉助剂、0.1g消泡剂，于500r/min下搅拌10min;

阶段三：连续缓慢加入20g钛白粉，于800r/min下搅拌20min 后加入一定量的S－GNS溶液，再搅拌10min;

阶段四：连续缓慢加入20gCaCO3，于600r/min下搅拌30min后查看细度;

阶段五：加入0.05g消泡剂、0.3g成膜助剂、0.12g流平剂，于300r/min下搅拌10min;

阶段六：加入86g乳液、2.0g增稠剂，于250r/min下搅拌40min;

阶段七：调节涂料黏度K....