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摘 要

本文首先对石墨烯分散性和自修复微胶囊的研究进展介绍；并尝试通过脲醛树脂包覆石墨烯形成石墨烯微胶囊，这样的微胶囊含有石墨烯修复剂，再通过球磨方法制备复合自修复涂层，这样不仅提高石墨烯在涂料中的分散性，而且制备的涂料具有自修复性能。通过研究浆料比、球料比、球磨速度及球磨时间等因素，结合SEM、电化学测试、盐雾试验等试验方法，探讨石墨烯基微胶囊分散技术与涂料性能的关系，考察微胶囊分散技术对涂料性能的优化能力和自修复涂层的耐蚀能力。结果表明:

1. 石墨烯微胶囊可以在涂料中分散性越好，复合涂层的抗腐蚀能力、自修复性能提高，吸水性越低。
2. 提高球磨速度、球磨时间、球料比能提高石墨烯微胶囊在涂料里分散性。球磨速度在500rpm、球磨时间在2h、球料比在40:1对微胶囊的分散最好。
3. 浆料比在一定范围里提高抗腐蚀能力，浆料比越小有助于降低涂层吸水性。浆料比在2%的时候对涂层自修复性能最好，复合涂层的失效时间增加。

关键字：石墨烯； 微胶囊； 涂层； 分散性

Abstract

In this paper, the research progress of graphene dispersibility and self-repairing microcapsules is introduced. And try by urea-formaldehyde resin coated graphene graphene formed microcapsules, such microcapsules containing graphene repair agent, again through the ball mill method for composite self-healing coatings, which not only improve the dispersion of graphene in coatings, and the preparation of the coating with self-healing capability. By studying the pulp ratio and the ball material ratio and speed of ball mill and ball mill factors such as time, combined with the SEM, electrochemical test, salt spray test, such as test method, discusses the graphene base microcapsules dispersed, the relationship between technology and coating performance examining scattered microcapsule technology to optimize the performance of the coating and self-healing coatings corrosion resistant ability. The results show that:

1. the better dispersion of graphene microcapsules in the coating, the higher the corrosion resistance and self-repair performance of the composite coating, and the lower the water absorption.
2. improving ball grinding speed, ball grinding time and ball material ratio can improve the dispersibility of graphene microcapsules in coating. The ball grinding speed is 500rpm, the ball grinding time is 2h, and the ball material ratio is 40:1.
3. the slurry ratio improves the corrosion resistance within a certain range, and the smaller the slurry ratio is, the better the water absorption of the coating will be. Slurry has the best self - repairing performance for coating at 2%, and the failure time of composite coating increases.

Key words: Graphene; Microcapsules. Coating; Dispersion

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 石墨烯简介 1

1.3 石墨烯涂料的制备方法 1

1.4 石墨烯的分散性研究进展 2

1.4.1 石墨烯的分散研究进展 3

1.4.2 石墨烯在涂料分散研究进展 6

1.5 涂料微胶囊技术研究 7

1.6 课题研究意义和内容 9

第二章 实验 11

2.1 实验准备 11

2.2 实验 12

2.2.1 石墨烯微胶囊的制备 12

2.2.2 石墨烯微胶囊复合涂料的制备 12

2.3 性能表征 14

2.3.1 石墨烯微胶囊表面形貌的表征 14

2.3.2 石墨烯微胶囊复合涂料性能表征 14

第三章 石墨烯微胶囊特点及分散工艺分析 15

3.1 石墨烯微胶囊SEM表征 15

3.2 球磨速度影响 16

3.3 球磨时间影响 19

3.4 球料比影响 22

3.5 浆料比影响 24

第四章 实验总结与展望 28

4.1 实验总结 28

4.2 实验展望 28

4.2.1球磨速度、时间、球料比影响探究 28

4.2.2 吸水性实验 29

4.2.3 浆料比影响研究 29

4.2.4 结语 29

参考文献 30

致 谢 33

第一章 绪论

1.1 引言

世界日益发展，人们在材料的使用上不再局限材料本身的性能，往往要求材料有其它人们需要的特性，以此满足人们所需求。因此涂料就显得特别重要了，人类从发明使用涂料开始，在使用的路途上已经有了非常久的历史，未来涂料还将为我们做出它们卓越的贡献。涂料是用特别的手段或者方法把一种物质涂到基体上形成连续的涂膜物质，使基体拥有一定的防护和装饰作用；然而，改变涂料的性能也会改变它对物体的作用，而我们需要它发挥不同的作用，因此在涂料的性能上面我们需要下足够的功夫。涂料的性能可以通过添加某些物质而实现想要的功能，而石墨烯在涂料领域有着其独特的魅力而备受人们关注。

1.2 石墨烯简介

在2004年首次石墨烯被安德烈和康斯坦丁制备出来以来，石墨烯受到了全球学者的关注和疯狂。石墨烯是只有一个碳原子厚度的超薄材料。既然我们发现了这种超薄的新型材料，那么它具有哪些性能或者优点呢？查资料可知：石墨烯具有丰富的物理特性，比表面积达到2600m²/g ；机械性能优异，每平方米断裂需要42N ，抵抗拉断强度需要130GPa和弹性模量为1.0TPa，弹性延展性和导热性能好，在室温下高达5300W/（m·K）；透明度高，吸光率仅为2.3%。而且，石墨烯具有优异的电化学性能、电子迁移率高。因此石墨烯可能在硅后成为新一代的革命材料。因此在这样的背景下，石墨烯被广泛的研究，它具有优异的机械性能和化学惰性，添加到涂层中能与涂层结合形成大面积的保护作用，提升了涂层的机械性能和防腐蚀性能，这将是对涂料性能提升的新机遇。

1.3 石墨烯涂料的制备方法

石墨烯的厚度只有碳原子厚度的超薄材料，属于纳米级材料，把它作为一种纳米添加剂添加到树脂涂料中，石墨烯会与树脂结合在一起形成复合涂料。通过查找资料了解复合涂料制备有着三种方式：溶胶-凝胶法、直接共混法和原位聚合法。

溶胶-凝胶法是让金属化合物先在溶剂中融化，然后在水中发生水解从而获得纳米大小的溶胶，把这样的溶胶干燥后就得到凝胶。有研究在聚氨酯水性涂料添加了2%的石墨烯制备出了复合涂料，测试结果表示它具有高的抗拉强度和弹性模量^[1]。这种方法制备复合涂料被应用广发，优点是反应温度低，制备的涂层分散性好；缺点是制备成本高，有毒。

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