一种超双疏氧化石墨烯涂层及其制备方法与流程

1.本发明涉及石墨烯涂层技术领域，具体是一种超双疏氧化石墨烯涂层及其制备方法。

背景技术：

2.受自然界荷叶“出淤泥而不染”的启发，因其独特的表面结构和优秀的自清洁性能，使得它受到人们广泛的关注。超双疏(超疏水，超疏油)性能，即静态接触角大于150
°
，滚动角小于10
°
。超双疏材料具有低表面能和微纳复合结构，水滴在超双疏表面极易脱附，因此，其在防水、防冰、耐腐蚀、防垢和自清洁方面具有广阔的应用前景。
3.石墨烯最早是英国科学家andre geim和konstantin novoselov用机械剥离法成功从石墨中分离出来的，它作为一种新型二维碳材料，因具有优良的物理和化学性能，得到各行业科研工作者的关注。氧化石墨烯是石墨烯的氧化产物，虽然氧化石墨烯与石墨烯结构类似，具有二维纳米层状结构，但氧化过程中石墨烯的碳骨架被破坏，引入大量含氧官能，而含氧基团的引入使石墨烯层内的π键断裂团，这导致氧化石墨烯力学性能下降，亲水性增强，丧失了导电性。使得氧化石墨烯在水溶液中具有很好的分散性，具有很好的绝缘性，可提供更多的表面可改性位点等特点。所以，对氧化石墨烯进行表面功能化修饰，赋予氧化石墨烯优良特性这成为氧化石墨烯的研究热点。
4.中国发明专利cn106145093a(公开日：2016.11.23)公开了一种强疏水性的改性氧化石墨烯材料的制备方法，其主要利用氧化石墨烯与酰氯化试剂和少量催化剂反应，制得酰氯化氧化石墨烯，再将酰氯化氧化石墨烯用甲苯胺试剂胺化处理，最后得到一种强疏水性的改性氧化石墨烯材料。申请人发现，该技术制备的改性氧化石墨烯并没有达到超疏水效果，其水的静态接触角只有126.4
°
，制备技术中所用的甲苯胺、二氯亚砜和酰氯试剂等试剂对人体不友好且具有高污染性，不适合规模化制备。
5.中国发明专利cn109626366a(公开日：2019.04.16)公开了一种石墨烯和疏水涂层涂料及其制备方法，其主要利用浓硫酸和kmno4与微晶石墨反应得到氧化石墨烯，再用nabh4进行还原反应，冷冻干燥得到石墨烯粉体。该技术制备的石墨烯疏水涂层涂料水的静态接触角只有112
°
，并不具备超疏水性能。且制备方法较为繁琐，并不适合大规模制备和工业化应用。

技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种制备工艺简单，成本低廉且环保无毒的超双疏氧化石墨烯涂层及其制备方法，使该方法有利于工业化应用及推广。本发明的制备方法是先将石墨粉制备成氧化石墨烯，然后利用氟硅烷对氧化石墨烯表面的含氧基团进行改性处理，抽滤洗涤后取出待用，使用时将其分散于无水乙醇中，使用简易的喷涂法，将其喷涂于基底上然后加热干燥即可。
7.一种超双疏氧化石墨烯涂层，按质量份数包括：10-20份石墨、10-20份高锰酸钾、
100-200份浓硫酸、5-10份氟硅烷。
8.进一步的，石墨为商用石墨粉，氟硅烷为全氟葵基三氯硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟葵基三甲氧基硅烷、全氟葵基三乙氧基硅烷中的至少一种。
9.一种应用于以上所述的一种超双疏氧化石墨烯涂层的制备方法，具体包括以下步骤：
10.(1)将10-20份石墨和10-20份高锰酸钾加入到100-200份浓硫酸中搅拌 1-2小时；
11.(2)分别添加1000-1500份无水乙醇、100-200份去离子水、5-10份氟硅烷，持续搅拌24-72小时；
12.(3)抽滤、水洗后超声分散至无水乙醇中；
13.(4)喷涂于各种表面，并在60-100℃烘箱干燥1-2小时，即可获得超双疏氧化石墨烯涂层。
14.与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：本发明制备的超双疏氧化石墨烯涂层具有超双疏特性，这有助于防止污水或油污粘附到基底上，而且氧化石墨烯本身已丧失导电性，它对腐蚀介质具有很好的屏蔽作用，超双疏氧化石墨烯涂层的超双疏特性提高了金属基底在水溶液中的耐蚀性。因此，超双疏氧化石墨烯涂层在防污和耐腐蚀方面具有十分广阔应用前景。本发明可应用于各类表面制得的超双疏氧化石墨烯涂层，其水、食用油、十六烷的静态接触角大于150
°
、滚动角小于10
°
，具有自清洁、防潮、防霉、防腐、耐候、耐蚀等功能。
15.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明所制得一种超双疏氧化石墨烯涂层的微观形貌图；
18.图2为本发明所制得一种超双疏氧化石墨烯涂层与水的静态接触角示意图；
19.图3为本发明所制得一种超双疏氧化石墨烯涂层与十六烷的静态接触角示意图。
具体实施方式
20.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.一种超双疏氧化石墨烯涂层，按质量份数包括：10-20份石墨、10-20份高锰酸钾、100-200份浓硫酸、5-10份氟硅烷。
22.进一步的，石墨为商用石墨粉，氟硅烷为全氟葵基三氯硅烷、全氟辛基三甲氧基硅
烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟葵基三甲氧基硅烷、全氟葵基三乙氧基硅烷中的至少一种。
23.一种应用于以上所述的一种超双疏氧化石墨烯涂层的制备方法，具体包括以下步骤：
24.(1)将10-20份石墨和10-20份高锰酸钾加入到100-200份浓硫酸中搅拌 1-2小时；
25.(2)分别添加1000-1500份无水乙醇、100-200份去离子水、5-10份氟硅烷，持续搅拌24-72小时；
26.(3)抽滤、水洗后超声分散至无水乙醇中；
27.(4)喷涂于各种表面，并在60-100℃烘箱干燥1-2小时，即可获得超双疏氧化石墨烯涂层。
28.基于以上发明思想，本发明具有以下实施例：
29.【实施例1】
30.(1)将10份石墨和10份高锰酸钾加入到100份浓硫酸中搅拌1小时；
31.(2)分别添加1000份无水乙醇、100份去离子去、5份氟硅烷，持续搅拌 24小时；
32.(3)抽滤、水洗后超声分散至1000份无水乙醇中；
33.(4)喷涂于各种表面，并在60℃烘箱干燥1小时，即可获得超双疏氧化石墨烯涂层。
34.制备的超双疏氧化石墨烯涂层应用于各类表面，其水、食用油、十六烷的静态接触角大于150
°
、滚动角小于10
°
，具有自清洁、防潮、防霉、防腐、耐候、耐蚀等功能。
35.【实例2】
36.(1)将15份石墨和15份高锰酸钾加入到160份浓硫酸中搅拌1小时；
37.(2)分别添加1200份无水乙醇、120份去离子去、6份氟硅烷，持续搅拌 24小时；
38.(3)抽滤、水洗后超声分散至1000份无水乙醇中；
39.(4)喷涂于各种表面，并在30℃烘箱干燥2小时，即可获得超双疏氧化石墨烯涂层。
40.制备的超双疏氧化石墨烯涂层应用于各类表面，其水、食用油、十六烷的静态接触角大于150
°
、滚动角小于10
°
，具有自清洁、防潮、防霉、防腐、耐候、耐蚀等功能。
41.【实例3】
42.(1)将17份石墨和17份高锰酸钾加入到170份浓硫酸中搅拌1小时；
43.(2)分别添加1300份无水乙醇、170份去离子去、6份氟硅烷，持续搅拌 32小时；
44.(3)抽滤、水洗后超声分散至1000份无水乙醇中；
45.(4)喷涂于各种表面，并在80℃烘箱干燥1小时，即可获得超双疏氧化石墨烯涂层。
46.制备的超双疏氧化石墨烯涂层应用于各类表面，其水、食用油、十六烷的静态接触角大于150
°
、滚动角小于10
°
，具有自清洁、防潮、防霉、防腐、耐候、耐蚀等功能。
47.【实例4】
48.(1)将20份石墨和20份高锰酸钾加入到200份浓硫酸中搅拌1小时；
49.(2)分别添加1500份无水乙醇、200份去离子去、10份氟硅烷，持续搅拌 32小时；
50.(3)抽滤、水洗后超声分散至1000份无水乙醇中；
51.(4)喷涂于各种表面，并在100℃烘箱干燥1小时，即可获得超双疏氧化石墨烯涂层。
52.制备的超双疏氧化石墨烯涂层应用于各类表面，其水、食用油、十六烷的静态接触
角大于150
°
、滚动角小于10
°
，具有自清洁、防潮、防霉、防腐、耐候、耐蚀等功能。
53.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

技术特征：

1.一种超双疏氧化石墨烯涂层，其特征在于，按质量份数包括：10-20份石墨、10-20份高锰酸钾、100-200份浓硫酸、5-10份氟硅烷。2.根据权利要求1所述一种超双疏氧化石墨烯涂层，其特征在于，石墨为商用石墨粉，氟硅烷为全氟葵基三氯硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟葵基三甲氧基硅烷、全氟葵基三乙氧基硅烷中的至少一种。3.一种应用于1或2所述的一种超双疏氧化石墨烯涂层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)将10-20份石墨和10-20份高锰酸钾加入到100-200份浓硫酸中搅拌1-2小时；(2)分别添加1000-1500份无水乙醇、100-200份去离子水、5-10份氟硅烷，持续搅拌24-72小时；(3)抽滤、水洗后超声分散至无水乙醇中；(4)喷涂于各种表面，并在60-100℃烘箱干燥1-2小时，即可获得超双疏氧化石墨烯涂层。

技术总结

本发明涉及石墨烯涂层技术领域，具体是一种超双疏氧化石墨烯涂层及其制备方法。一种超双疏氧化石墨烯涂层，其特征在于，按质量份数包括：10-20份石墨、10-20份高锰酸钾、100-200份浓硫酸、5-10份氟硅烷。2、根据权利要求1所述一种超双疏氧化石墨烯涂层，石墨为商用石墨粉，氟硅烷为全氟葵基三氯硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟葵基三甲氧基硅烷、全氟葵基三乙氧基硅烷中的至少一种。本发明制备的超双疏氧化石墨烯涂层具有超双疏特性，这有助于防止污水或油污粘附到基底上，而且氧化石墨烯本身已丧失导电性，它对腐蚀介质具有很好的屏蔽作用，超双疏氧化石墨烯涂层的超双疏特性提高了金属基底在水溶液中的耐蚀性。的耐蚀性。的耐蚀性。