钛酸酯功能化石墨烯及其复合防腐涂料的制备及性能研究
发布时间：2020-12-16 09:16
石墨烯是一种与天然石墨类似的纳米级功能性碳材料,其碳层上几乎没有官能团,既不亲水也不亲油,很难与其他物质发生作用。另外,层和层之间存在的范德华力,使其容易发生聚集。因此,需要在石墨烯上引入一些特定的基团进行亲水性或亲油性修饰,从而增添一些新的性能,拓宽应用范围。本学位论文中,以钛酸酯偶联剂作为修饰剂对石墨烯进行改性制得钛酸酯功能化石墨烯,将其应用于水性丙烯酸酯-醇酸树脂中。比较了自制氧化石墨烯、石墨烯和功能石墨烯的特性,确定了改性剂用量、反应时间和反应温度。通过X射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描电镜（SEM）等测试手段,表征了氧化石墨烯、石墨烯和功能化石墨烯的结构及其形貌。测定功能石墨烯/水性丙烯酸酯-醇酸树脂复合材料的耐热性能和耐水性能等,并测试其对应涂层的耐腐蚀性能。本论文的主要研究工作如下:（1）采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,再分别加入钛酸酯偶联剂TM-200S或311W和水合肼,对氧化石墨烯同时进行改性和还原。讨论了钛酸酯偶联剂含量、温度和反应时间对改性石墨烯的影响,确定了TM-200S与311W改性石墨烯的较佳制备方案:氧化石墨烯（GO）与TM-200S的质量...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
富勒烯、碳纳米管和石墨烯的微观结构
图 1-2 氧化石墨烯结构（a）平面结构；（b）三维结构Fig. 1-2 the structure of graphene oxide (a)the planar structure;(b)the three-dimensional structure目前，关于氧化石墨的剥离方法有：热膨胀法、静电斥力法和超声分散法等[70]。热膨胀法是通过热分解处理，使氧化石墨片层上的环氧基团和-OH 转化成水蒸气和 CO2，当由于气体的产生与释放速率差值而产生的层间压力高于片层间的范德华力时，氧化石墨发生膨胀从而得到 GO 的方法。但此方法制得的GO 的剥离程度并不高（其比表面积远低于理论值 2600 m2/g），造成氧化石墨呈现褶皱片状结构，导致 GO 片层部分失去含氧基团，而获得了导电性，同时，由于 CO2和水蒸气的释放，使得氧化石墨的质量损失量约达 30%[71,72]。静电斥力法是利用氧化石墨水解，使得氧化石墨层由于其表面官能团带负电而发生相互排斥，从而自动剥离，获得在水中分散稳定的 GO 溶胶的方法[70]。Li 等人[73]利用氨水调节分散液的 pH 值至 10 左右，从而增大石墨烯表面的电荷密度，利用其产生的静电力使整个分散体系处于稳定状态。这种方法不需使用
钛酸酯功能化石墨烯及其复合防腐涂料的制备及性能研究 min 后，加入 2 g 的天然石墨粉末，搅拌 30 min，混合均匀NO3混合后搅拌，冰水浴反应 30 min，然后缓慢加入 6 g K，添加完毕后，在水浴中保持 2 h 后，将烧瓶缓慢转移至 3搅拌 3 h，之后保持搅拌缓慢滴加 90 mL 去离子水，继续搅入 100 mL 去离子水并冷却至室温，随后搅拌 10 min，再加至溶液变成亮黄色。将反应物倒入 1500 mL 5 %的 HCl 水溶速离心，洗涤，直至用 BaCl2溶液检测不到 SO42-，且上层清将下层物质在 60℃下真空干燥 3 天，即得氧化石墨。为完全，将氧化石墨置于五氧化二磷干燥器中干燥 7 天后备用。石墨烯的制备
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性[J]. 黄国家,陈志刚,李茂东,杨波,辛明亮,李仕平,尹宗杰. 化学学报. 2016(10)
[2]水性聚氨酯丙烯酸酯/氧化石墨烯防腐涂层的制备与性能[J]. 费贵强,王佼,王海花,朱科,王东. 高分子材料科学与工程. 2016(04)
[3]有机硅改性水性醇酸树脂的制备及性能研究[J]. 李鹏浩,李培礼,朱广军. 现代化工. 2016(04)
[4]聚苯胺/石墨烯水性涂料的制备及其防腐性能研究[J]. 张兰河,李尧松,王冬,张万友,刘春光,王旭明. 中国电机工程学报. 2015(S1)
[5]水性涂料的应用现状及研究进展[J]. 黄伟,邱祖民,肖建军,陶馨晗. 化工新型材料. 2015(08)
[6]Turbiscan多重光散射法研究纳米银溶胶的分散稳定性[J]. 夏朝辉,吕丽云,王虹. 光谱学与光谱分析. 2015(07)
[7]自干型环氧丙烯酸改性水性醇酸树脂的制备与性能[J]. 周显宏,袁腾,赵韬,涂伟萍,柯文皓. 电镀与涂饰. 2014(22)
[8]改性纳米TiO2用于提高醇酸树脂基涂料性能的研究[J]. 董维维,易英. 现代涂料与涂装. 2013(03)
[9]水性醇酸树脂的改性研究最新进展[J]. 孙潇潇,谢永新,陈朝阳,陈剑棘,闫世友. 涂料工业. 2012(10)
[10]氧化石墨烯的可控还原及结构表征[J]. 杨旭宇,王贤保,李静,杨佳,万丽,王敬超. 高等学校化学学报. 2012(09)
博士论文
[1]碳钢和低合金钢在含O2高温高压CO2油气田环境中腐蚀行为研究[D]. 林学强.北京科技大学 2015
硕士论文
[1]水性醇酸树脂的合成及改性研究[D]. 杨涛.华南理工大学 2014
[2]水性改性醇酸树脂合成及其性能研究[D]. 赵韬.华南理工大学 2013
[3]水溶性丙烯酸醇酸树脂制备及性能研究[D]. 刘沛.陕西科技大学 2013
[4]水性丙烯酸改性醇酸树脂涂料的合成和性能研究[D]. 肖娴.北京化工大学 2010
本文编号：2919917
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
富勒烯、碳纳米管和石墨烯的微观结构
图 1-2 氧化石墨烯结构（a）平面结构；（b）三维结构Fig. 1-2 the structure of graphene oxide (a)the planar structure;(b)the three-dimensional structure目前，关于氧化石墨的剥离方法有：热膨胀法、静电斥力法和超声分散法等[70]。热膨胀法是通过热分解处理，使氧化石墨片层上的环氧基团和-OH 转化成水蒸气和 CO2，当由于气体的产生与释放速率差值而产生的层间压力高于片层间的范德华力时，氧化石墨发生膨胀从而得到 GO 的方法。但此方法制得的GO 的剥离程度并不高（其比表面积远低于理论值 2600 m2/g），造成氧化石墨呈现褶皱片状结构，导致 GO 片层部分失去含氧基团，而获得了导电性，同时，由于 CO2和水蒸气的释放，使得氧化石墨的质量损失量约达 30%[71,72]。静电斥力法是利用氧化石墨水解，使得氧化石墨层由于其表面官能团带负电而发生相互排斥，从而自动剥离，获得在水中分散稳定的 GO 溶胶的方法[70]。Li 等人[73]利用氨水调节分散液的 pH 值至 10 左右，从而增大石墨烯表面的电荷密度，利用其产生的静电力使整个分散体系处于稳定状态。这种方法不需使用
钛酸酯功能化石墨烯及其复合防腐涂料的制备及性能研究 min 后，加入 2 g 的天然石墨粉末，搅拌 30 min，混合均匀NO3混合后搅拌，冰水浴反应 30 min，然后缓慢加入 6 g K，添加完毕后，在水浴中保持 2 h 后，将烧瓶缓慢转移至 3搅拌 3 h，之后保持搅拌缓慢滴加 90 mL 去离子水，继续搅入 100 mL 去离子水并冷却至室温，随后搅拌 10 min，再加至溶液变成亮黄色。将反应物倒入 1500 mL 5 %的 HCl 水溶速离心，洗涤，直至用 BaCl2溶液检测不到 SO42-，且上层清将下层物质在 60℃下真空干燥 3 天，即得氧化石墨。为完全，将氧化石墨置于五氧化二磷干燥器中干燥 7 天后备用。石墨烯的制备
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性[J]. 黄国家,陈志刚,李茂东,杨波,辛明亮,李仕平,尹宗杰. 化学学报. 2016(10)
[2]水性聚氨酯丙烯酸酯/氧化石墨烯防腐涂层的制备与性能[J]. 费贵强,王佼,王海花,朱科,王东. 高分子材料科学与工程. 2016(04)
[3]有机硅改性水性醇酸树脂的制备及性能研究[J]. 李鹏浩,李培礼,朱广军. 现代化工. 2016(04)
[4]聚苯胺/石墨烯水性涂料的制备及其防腐性能研究[J]. 张兰河,李尧松,王冬,张万友,刘春光,王旭明. 中国电机工程学报. 2015(S1)
[5]水性涂料的应用现状及研究进展[J]. 黄伟,邱祖民,肖建军,陶馨晗. 化工新型材料. 2015(08)
[6]Turbiscan多重光散射法研究纳米银溶胶的分散稳定性[J]. 夏朝辉,吕丽云,王虹. 光谱学与光谱分析. 2015(07)
[7]自干型环氧丙烯酸改性水性醇酸树脂的制备与性能[J]. 周显宏,袁腾,赵韬,涂伟萍,柯文皓. 电镀与涂饰. 2014(22)
[8]改性纳米TiO2用于提高醇酸树脂基涂料性能的研究[J]. 董维维,易英. 现代涂料与涂装. 2013(03)
[9]水性醇酸树脂的改性研究最新进展[J]. 孙潇潇,谢永新,陈朝阳,陈剑棘,闫世友. 涂料工业. 2012(10)
[10]氧化石墨烯的可控还原及结构表征[J]. 杨旭宇,王贤保,李静,杨佳,万丽,王敬超. 高等学校化学学报. 2012(09)
博士论文
[1]碳钢和低合金钢在含O2高温高压CO2油气田环境中腐蚀行为研究[D]. 林学强.北京科技大学 2015
硕士论文
[1]水性醇酸树脂的合成及改性研究[D]. 杨涛.华南理工大学 2014
[2]水性改性醇酸树脂合成及其性能研究[D]. 赵韬.华南理工大学 2013
[3]水溶性丙烯酸醇酸树脂制备及性能研究[D]. 刘沛.陕西科技大学 2013
[4]水性丙烯酸改性醇酸树脂涂料的合成和性能研究[D]. 肖娴.北京化工大学 2010
本文编号：2919917
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