石墨烯与MXene的制备及石墨烯改性涂料性能的研究

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自石墨烯发现以来备受瞩目,并且其生产已经达到规模化、产业化,根据石墨烯层数主要可以分为单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯。石墨烯的优异性能:高强度(110GPa)、电子迁移率高(200000cm2/V·S),导热率高(3000~5000W/m·K)、比表面积大(2630m2/g)等。虽然相比较其他国家来说,我国的石墨烯复合产品较少,综合应用方面也相对落后,但是石墨烯这些优异的性能仍使得石墨烯在能源化工、电子元件、生物医药和航空航天等领域逐渐的发展起来。随着国家对“资源节约型、环境友好型”的环保政策提出,在涂料行业中,由于粉末涂料环保无污染的特点,受到人们的关注。粉末涂料是新型全固体粉末状涂料,它的特点是不含溶剂、没有污染、可以回收利用、生态环保、节约资源、可循环利用等。为使材料适应各种特殊场所,例如防火、防水、防静电、导电、发光、耐高温等条件,粉末涂料功能化生产应用有着巨大的潜力。本文利用石墨烯的优异性能,对高分子粉末涂料进行功能化。主要研究工作以及取得的成果如下:(1)利用机械剥离法制备石墨烯。本文中的石墨烯是利用一种新型绿色的机械剥离方法制备得到。主要步骤是在合金板上生长超硬微粒制得剪切工具,利用剪切力把石墨磷片剥离,后续在有机溶剂中超声分离,取上层液可得到石墨烯。整个过程没有废液产生,对环境零污染。并对所得石墨烯进行表征分析。(2)机械剥离Ti3SiC2和Ti3AlC2制备MXene,并用HF刻蚀Ti3AlC2,通过表征手段测试结果,对比两种方法制备二维纳米材料的特点。(3)石墨烯增强涂料的性能,分析研究了石墨烯添加量对纯聚酯涂料和环氧聚酯涂料抗压强度影响,涂层厚度对涂料性能的影响,以及涂料的硬度、光泽度、耐腐蚀性等性能。
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