一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料及其制备方法 (Fluorine and boron double-doped graphene/alkyd resin composite coating and preparation method thereof ) 是由 郑玉婴 张�杰 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料及其制备方法,以氟硼酸为掺杂剂,利于水热反应的高温高压条件,在还原氧化石墨烯的同时,将氟原子和硼原子一同掺杂在石墨烯基面,从而获得氟、硼双掺杂石墨烯。经氟、硼双掺杂后的石墨烯由于能带结构改变,电导率显著降低,从而有效抑制了石墨烯的腐蚀促进活性。并且由于氟原子的引入,大大降低了石墨烯的表面能。将氟、硼双掺杂石墨烯分散在醇酸树脂后,所得的氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料具有优异的抗菌性、疏水性和防腐性能。(The invention discloses a fluorine and boron double-doped graphene/alkyd resin composite coating and a preparation method thereof. Due to the change of the energy band structure, the electrical conductivity of the graphene after double doping of fluorine and boron is obviously reduced, so that the corrosion promoting activity of the graphene is effectively inhibited. And due to the introduction of fluorine atoms, the surface energy of the graphene is greatly reduced. After the fluorine and boron double-doped graphene is dispersed in the alkyd resin, the obtained fluorine and boron double-doped graphene/alkyd resin composite coating has excellent antibacterial property, hydrophobicity and corrosion resistance.)
技术领域
本发明属于溶剂涂料技术领域，具体涉及一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料，其防腐性能得到显著提高。
背景技术
醇酸树脂由于其价格低廉，耐候性优良，光泽持久，附着力强，漆膜柔韧且耐摩擦而成为广泛使用的防腐涂料基体树脂。然而，醇酸树脂在干燥固化过程中由于溶剂的挥发，不可避免地在涂层中留下大量结构缺陷，致使涂层的防腐性能不佳。为了提高醇酸树脂涂料的防腐性能，在涂料中混入阻隔性的防腐填料是一种有效的方式。最近几年，单原子厚度的石墨烯由于其优异的抗渗透性，稳定的化学惰性和热稳定性等而成为防腐领域中的理想填料。然而，石墨烯还具有优异的导电性。虽然这会使得石墨烯在光电子等领域具有极大的应用潜力，但是在防腐领域这将造成严重的危害。因为当涂层受损时，或者当长时间浸泡在海水中腐蚀性介质渗透至石墨烯-金属基底接触点时，将会在石墨-金属基底-NaCl溶液体系中形成腐蚀原电池。由于高导电性的石墨烯具有稳定的化学惰性，因此在腐蚀原电池中将作为阴极，而相对具有活泼性质的金属基底如镁，铝，铁，铜等将作为阳极而被加速腐蚀。
而现有的抑制石墨烯腐蚀促进作用的方式大多是利用绝缘材料（例如SiO2，ZrO2等）将石墨烯进行封装，避免石墨烯与金属基底的直接接触。虽然这种方式能够避免腐蚀原电池的形成，但是由于对石墨烯进行封装后会显著增大石墨烯的厚度，厚度增大将导致石墨烯的阻隔效率降低。因为在相同的涂层厚度下，石墨烯的厚度越小，所形成的搭接层数越多，腐蚀介质的渗透路径越长，防腐性能越好。而石墨烯的厚度增大将导致在相同涂层厚度下搭接层数的降低，因此复合涂层的致密性相应降低，防腐性能提升能力下降。
鉴于此，提供一种在降低石墨烯电导率以抑制石墨烯腐蚀促进活性的同时，依然保持石墨烯单原子厚度的要求以最大程度地提升复合涂层的防腐性能的策略，并将其应用于醇酸树脂防腐涂料是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有醇酸树脂涂料在干燥固化过程中留下的大量结构缺陷，疏水性不佳，阻隔性能较差等问题，提供了一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备方法。以氟硼酸为掺杂剂，利用水热反应的高温高压条件，将氧化石墨烯还原的同时，在石墨烯基面上引入氟原子和硼原子，从而制备一种超薄单原子层厚的氟、硼双掺杂石墨烯。经氟、硼双掺杂后的石墨烯由于能带结构改变，电导率显著降低，从而有效抑制了石墨烯的腐蚀促进活性。并且由于氟原子的引入，大大降低了石墨烯的表面能。将氟、硼双掺杂石墨烯分散在醇酸树脂后，超薄氟、硼双掺杂石墨烯在醇酸树脂中形成致密的搭接层以改善复合涂层的阻隔性能，并由于氟原子的掺杂提升复合涂层的疏水性和抗菌性，从而显著增强复合涂层的防腐性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备方法，以氟硼酸为掺杂剂，利于水热反应的高温高压条件，在还原氧化石墨烯的同时，将氟原子和硼原子一同掺杂在石墨烯基面，从而获得氟、硼双掺杂石墨烯。并将其均匀分散至醇酸树脂中，以获得氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料。
所述的氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S1氧化石墨烯的制备：
首先取1g鳞片石墨加入500mL烧杯中，加入90mL浓硫酸和10 mL磷酸，搅拌5min后超声5min。然后将其置于35℃水浴锅中搅拌，并将6g高锰酸钾在5min内缓慢加入其中。在35℃下持续搅拌反应4h后，升温至50℃继续反应15min。再将200mL冰水缓慢加入上述烧杯中，继续搅拌5min。接下来逐滴加入30wt%的过氧化氢溶液，直至溶液变为金黄色且无气泡产生为止。然后加入50mL的10wt%的稀盐酸。最后用去离子水离心洗涤至上清液为中性，将产物冷冻干燥，得到氧化石墨烯。
步骤S2氟、硼双掺杂石墨烯的制备：
首先取160mg氧化石墨烯加入100mL烧杯中，加入80mL去离子水并超声30min，得到均匀的分散液。然后加入2g氟硼酸（40wt%水溶液），并超声1min使分散均匀。再将分散液转移到100mL的含有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，并在180℃下保持30h进行水热反应。反应结束后，自然冷却至室温。最后用微孔滤膜过滤产物，并用去离子水反复洗涤，将产物冷冻干燥，获得氟、硼双掺杂石墨烯。
步骤S3氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备：
首先取8mL的二甲苯和2mL的正丁醇，再加入氟、硼双掺杂石墨烯，超声30min。然后称取醇酸树脂加入上述分散液，搅拌至醇酸树脂完全溶解。再加入钴系催干剂并搅拌30min。最后，将复合涂料用50μm的导线涂覆机涂覆在Q235钢板上，并在室温下干燥7天。
步骤S1中所述的鳞片石墨与高锰酸钾的质量比为1：6。
步骤S1中所述的浓硫酸与磷酸的体积比为9：1。
步骤S2中所述的氧化石墨烯分散液浓度为 2mg/mL。
步骤S2中所述的氧化石墨烯与氟硼酸质量比为1：5。
步骤S3中所述二甲苯与正丁醇体积比为8：2。
步骤S3中所述氟、硼双掺杂石墨烯添加量为0-100mg。
步骤S3中所述的醇酸树脂（CAS号：63148-69-6）与钴系催干剂（CAS号：136-52-7）的质量比为20：1。
本发明的显著优点在于：
1、本发明采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，在反应体系中添加了腐蚀作用更强的磷酸，能够更有效地将大尺寸的厚层的鳞片石墨氧化和剥落为轻薄的较小尺寸的氧化石墨烯。所得氧化石墨烯氧化程度较高，易于超声剥离得到单层氧化石墨烯，并且较高的氧化程度有利于后续氟原子和硼原子的掺杂。
2、本发明利用水热反应高温高压条件，在还原氧化石墨烯的同时，在石墨烯基面上掺杂氟原子和硼原子。反应一步合成，操作简便。
3、本发明制备的氟、硼双掺杂石墨烯有效改变了石墨烯的能带结构，使零带隙的导电石墨烯变为低电导率的掺杂石墨烯，有效抑制了石墨烯的腐蚀促进作用。
4、本发明制备的氟、硼双掺杂石墨烯具有单原子厚度的超薄结构，能够最大效率地提升复合涂层的防腐性能。
5、本发明制备的氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料成膜后在涂层中形成致密的搭接结构，大大延长了腐蚀性介质的扩散路径，并显著增强复合涂层的防腐性能。
6、本发明制备的氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料成膜后具有极低的表面能，能够显著提升复合涂层的疏水性和抗菌性。
附图说明
图1为氟、硼双掺杂石墨烯的SEM图；
图2为氟、硼双掺杂石墨烯的EDS能谱图；
图3为硼掺杂石墨烯的SEM图；
图4为硼掺杂石墨烯的EDS能谱图；
图5为氟掺杂石墨烯的SEM图；
图6为氟掺杂石墨烯的EDS能谱图；
图7为纯醇酸树脂水接触角图；
图8为0.5wt%石墨烯//醇酸树脂水接触角图；
图9为0.5wt%硼掺杂石墨烯/醇酸树脂水接触角图；
图10为0.5wt%氟掺杂石墨烯/醇酸树脂水接触角图；
图11为0.5wt%氟、硼双掺杂石墨烯//醇酸树脂水接触角图；
图12为1.0wt%氟、硼双掺杂石墨烯//醇酸树脂水接触角图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
（1）氧化石墨烯的制备：
首先取1g鳞片石墨加入500mL烧杯中，加入90mL浓硫酸和10 mL磷酸，搅拌5min后超声5min。然后将其置于35℃水浴锅中搅拌，并将6g高锰酸钾在5min内缓慢加入其中。在35℃下持续搅拌反应4h后，升温至50℃继续反应15min。再将200mL冰水缓慢加入上述烧杯中，继续搅拌5min。接下来逐滴加入30wt%的过氧化氢溶液，直至溶液变为金黄色且无气泡产生为止。然后加入50mL的10wt%的稀盐酸。最后用去离子水离心洗涤至上清液为中性，将产物冷冻干燥，得到氧化石墨烯。
（2）氟、硼双掺杂石墨烯的制备：
首先取160mg氧化石墨烯加入100mL烧杯中，加入80mL去离子水并超声30min，得到均匀的分散液。然后加入2g氟硼酸（40wt%水溶液），并超声1min使分散均匀。再将分散液转移到100mL的含有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，并在180℃下保持30h。反应结束后，自然冷却至室温。最后用微孔滤膜过滤产物，并用去离子水反复洗涤，将产物冷冻干燥，获得氟、硼双掺杂石墨烯。
（3）0.5wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备：
首先取8mL的二甲苯和2mL的正丁醇，再加入100mg氟、硼双掺杂石墨烯，超声30min。然后称取20g醇酸树脂加入上述分散液，搅拌至醇酸树脂完全溶解。再加入1g钴系催干剂并搅拌30min。最后，将复合涂料用50μm的导线涂覆机涂覆在Q235钢板上，并在室温下干燥7天。
实施例2
（1）氧化石墨烯的制备：
首先取1g鳞片石墨加入500mL烧杯中，加入90mL浓硫酸和10 mL磷酸，搅拌5min后超声5min。然后将其置于35℃水浴锅中搅拌，并将6g高锰酸钾在5min内缓慢加入其中。在35℃下持续搅拌反应4h后，升温至50℃继续反应15min。再将200mL冰水缓慢加入上述烧杯中，继续搅拌5min。接下来逐滴加入30wt%的过氧化氢溶液，直至溶液变为金黄色且无气泡产生为止。然后加入50mL的10wt%的稀盐酸。最后用去离子水离心洗涤至上清液为中性，将产物冷冻干燥，得到氧化石墨烯。
（2）氟、硼双掺杂石墨烯的制备：
首先取160mg氧化石墨烯加入100mL烧杯中，加入80mL去离子水并超声30min，得到均匀的分散液。然后加入2g氟硼酸（40wt%水溶液），并超声1min使分散均匀。再将分散液转移到100mL的含有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，并在180℃下保持30h。反应结束后，自然冷却至室温。最后用微孔滤膜过滤产物，并用去离子水反复洗涤，将产物冷冻干燥，获得氟、硼双掺杂石墨烯。
（3）1.0wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备：
首先取8mL的二甲苯和2mL的正丁醇，再加入200mg氟、硼双掺杂石墨烯，超声30min。然后称取20g醇酸树脂加入上述分散液，搅拌至醇酸树脂完全溶解。再加入1g钴系催干剂并搅拌30min。最后，将复合涂料用50μm的导线涂覆机涂覆在Q235钢板上，并在室温下干燥7天。
实施例3
（1）氧化石墨烯的制备：
首先取1g鳞片石墨加入500mL烧杯中，加入90mL浓硫酸和10 mL磷酸，搅拌5min后超声5min。然后将其置于35℃水浴锅中搅拌，并将6g高锰酸钾在5min内缓慢加入其中。在35℃下持续搅拌反应4h后，升温至50℃继续反应15min。再将200mL冰水缓慢加入上述烧杯中，继续搅拌5min。接下来逐滴加入30wt%的过氧化氢溶液，直至溶液变为金黄色且无气泡产生为止。然后加入50mL的10wt%的稀盐酸。最后用去离子水离心洗涤至上清液为中性，将产物冷冻干燥，得到氧化石墨烯。
（2）水热还原氧化石墨烯的制备：
首先取160mg氧化石墨烯加入100mL烧杯中，加入80mL去离子水并超声30min，得到均匀的分散液。然后将分散液转移到100mL的含有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，并在180℃下保持30h。反应结束后，自然冷却至室温。最后用微孔滤膜过滤产物，并用去离子水反复洗涤，将产物冷冻干燥，获得水热还原氧化石墨烯。
（3）0.5wt%石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备：
首先取8mL的二甲苯和2mL的正丁醇，再加入100mg水热还原氧化石墨烯，超声30min。然后称取20g醇酸树脂加入上述分散液，搅拌至醇酸树脂完全溶解。再加入1g钴系催干剂并搅拌30min。最后，将复合涂料用50μm的导线涂覆机涂覆在Q235钢板上，并在室温下干燥7天。
实施例4
（1）氧化石墨烯的制备：
首先取1g鳞片石墨加入500mL烧杯中，加入90mL浓硫酸和10 mL磷酸，搅拌5min后超声5min。然后将其置于35℃水浴锅中搅拌，并将6g高锰酸钾在5min内缓慢加入其中。在35℃下持续搅拌反应4h后，升温至50℃继续反应15min。再将200mL冰水缓慢加入上述烧杯中，继续搅拌5min。接下来逐滴加入30wt%的过氧化氢溶液，直至溶液变为金黄色且无气泡产生为止。然后加入50mL的10wt%的稀盐酸。最后用去离子水离心洗涤至上清液为中性，将产物冷冻干燥，得到氧化石墨烯。
（2）硼掺杂石墨烯的制备：
首先取160mg氧化石墨烯加入100mL烧杯中，加入80mL去离子水并超声30min，得到均匀的分散液。然后加入0.8g硼酸，并超声1min使分散均匀。再将分散液转移到100mL的含有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，并在180℃下保持30h。反应结束后，自然冷却至室温。最后用微孔滤膜过滤产物，并用去离子水反复洗涤，将产物冷冻干燥，获得硼掺杂石墨烯。
（3）0.5wt%硼掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备：
首先取8mL的二甲苯和2mL的正丁醇，再加入100mg硼掺杂石墨烯，超声30min。然后称取20g醇酸树脂加入上述分散液，搅拌至醇酸树脂完全溶解。再加入1g钴系催干剂并搅拌30min。最后，将复合涂料用50μm的导线涂覆机涂覆在Q235钢板上，并在室温下干燥7天。
实施例5
（1）氧化石墨烯的制备：
首先取1g鳞片石墨加入500mL烧杯中，加入90mL浓硫酸和10 mL磷酸，搅拌5min后超声5min。然后将其置于35℃水浴锅中搅拌，并将6g高锰酸钾在5min内缓慢加入其中。在35℃下持续搅拌反应4h后，升温至50℃继续反应15min。再将200mL冰水缓慢加入上述烧杯中，继续搅拌5min。接下来逐滴加入30wt%的过氧化氢溶液，直至溶液变为金黄色且无气泡产生为止。然后加入50mL的10wt%的稀盐酸。最后用去离子水离心洗涤至上清液为中性，将产物冷冻干燥，得到氧化石墨烯。
（2）氟掺杂石墨烯的制备：
首先取160mg氧化石墨烯加入100mL烧杯中，加入80mL去离子水并超声30min，得到均匀的分散液。然后加入2g氢氟酸（40wt%水溶液），并超声1min使分散均匀。再将分散液转移到100mL的含有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，并在180℃下保持30h。反应结束后，自然冷却至室温。最后用微孔滤膜过滤产物，并用去离子水反复洗涤，将产物冷冻干燥，获得氟掺杂石墨烯。
（3）0.5wt%氟掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料的制备：
首先取8mL的二甲苯和2mL的正丁醇，再加入100mg氟掺杂石墨烯，超声30min。然后称取20g醇酸树脂加入上述分散液，搅拌至醇酸树脂完全溶解。再加入1g钴系催干剂并搅拌30min。最后，将复合涂料用50μm的导线涂覆机涂覆在Q235钢板上，并在室温下干燥7天。
实施例6
（1）纯醇酸树脂复合涂料的制备：
首先取8mL的二甲苯和2mL的正丁醇，然后称取20g醇酸树脂加入上述混合溶剂中，搅拌至醇酸树脂完全溶解。再加入1g钴系催干剂并搅拌30min。最后，将复合涂料用50μm的导线涂覆机涂覆在Q235钢板上，并在室温下干燥7天。
性能测试
根据国家标准GB/T1763-79（89）《漆膜耐化学试剂性测定法》对漆膜进行耐盐水性和耐酸碱性的测定，在达到规定的试验时间后，以漆膜表面变化现象表示其耐化学试剂性能。配制质量分数为 3.5wt%NaCl溶液、5wt%HCl溶液和 5wt%NaOH溶液。分别取完全实干且保养7天后的三块漆膜试样放入恒定温度为 25±1 ℃的三种溶液中，并使每块样板长度的2/3浸泡于溶液中。当样板在标准规定的浸泡时间结束时，将样板从溶液中取出，用滤纸吸干其表面的水分，目视检查试板，记录是否有变色、失光、起皱、起泡、生锈、脱落等现象。
性能测试结果
如表1所示，分别显示了纯醇酸树脂、0.5wt%石墨烯/醇酸树脂、0.5wt%硼掺杂石墨烯/醇酸树脂、0.5wt%氟掺杂石墨烯/醇酸树脂、0.5wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂和1.0wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂的防腐蚀性能结果。将0.5wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂涂层样品浸泡在3.5wt%NaCl溶液中进行测试时，涂层在720h内不受影响。而纯醇酸树脂涂层在浸泡168h后便失效。此外，在5.0wt% HCl和5.0wt% NaOH溶液中测试时发现，0.5wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂涂层样品分别在浸泡192h和144h内不发生变化，随后涂层光泽略有降低。而纯醇酸树脂涂层样品在5.0wt% HCl和5.0wt% NaOH溶液中分别浸泡24h和18h后便完全脱落。而对于0.5wt%硼掺杂石墨烯/醇酸树脂样品，由于降低的石墨烯的电导率，减弱了石墨烯的腐蚀促进作用，因此其在5.0wt% HCl，5.0wt% NaOH和3.5 wt%NaCl的溶液中均比纯醇酸树脂和0.5wt%石墨烯/醇酸树脂的防腐性能更好一些。而0.5wt%氟掺杂石墨烯/醇酸树脂表现出比纯醇酸树脂、0.5wt%石墨烯/醇酸树脂、0.5wt%硼掺杂石墨烯/醇酸树脂更好的腐蚀耐性，这是由于氟掺杂后的石墨烯不仅能够降低石墨烯的电导率，而且能提升疏水性能，使得复合涂层对于溶液的抗渗透性能显著提高。但是0.5wt%氟掺杂石墨烯/醇酸树脂却不如0.5wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂和1.0wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂的腐蚀耐性，这是因为在相同掺杂单体质量的情况下，氟硼酸比氢氟酸更易于掺杂在石墨烯的表面，这可以通过对比说明书附图2，图4和图6得出结果。而1.0wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂中由于氟、硼双掺杂石墨烯的含量过大，导致分散性较差，其优异的阻隔性能无法充分发挥，因此1.0wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂表现出比0.5wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂稍差的防腐性能。综上所述，0.5wt%氟、硼双掺杂石墨烯/醇酸树脂复合涂料在5.0wt% HCl，5.0wt% NaOH和3.5 wt% NaCl的溶液中均表现出了最优异的防腐蚀性。
性能表征：
图1为氟、硼双掺杂石墨烯的SEM图：由图1可知氟、硼双掺杂石墨烯为褶皱的二维层状结构。
图2为氟、硼双掺杂石墨烯的EDS能谱图：由图2可知氟、硼双掺杂石墨烯含有C、O、F、B原子。其中，掺杂的F和B元素点位以较高的密度均匀分布在氟、硼双掺杂石墨烯的表面。由于F、B原子间以共价键连接，高温断键后，均携带一个孤电子，均易于掺杂至石墨烯的表面，这表明F、B原子的掺杂具有相互辅助的作用。若是更换F、B双掺杂源，使用例如氟硼酸铵等，则会在掺杂过程中引入N原子，由于N原子的掺杂会提高电导率，这与我们降低石墨烯的电导率以抑制石墨烯的腐蚀促进作用的初衷相反。此外，氟硼酸（HBF4）中F、B原子质量占比高达98.86%，是最理想的氟、硼双掺杂源。图2证明氟、硼双掺杂石墨烯的成功合成，且掺杂量较高。
图3为硼掺杂石墨烯的SEM图：由图3可知硼掺杂石墨烯也呈现出褶皱的二维层状结构。
图4为硼掺杂石墨烯的EDS能谱图：由图4可知硼掺杂石墨烯含有C、O、B原子。其中掺杂的B元素位点以较低的密度分布在硼掺杂石墨烯的表面。硼酸（H3BO3）中B原子质量占比为17.74%，占比较低，掺杂量较低。若是更换硼源，例如氧化硼（B2O3，B原子质量占比为31.43%），其掺杂效果理论上会有所提升。在本例中为了体现统一性，均使用的是酸，因此以硼酸作为硼源。图4证明硼掺杂石墨烯的成功合成，但掺杂量较低。
图5为氟掺杂石墨烯的SEM图：由图5可知氟掺杂石墨烯也为褶皱的二维层状结构。
图6为氟掺杂石墨烯的EDS能谱图：由图6可知氟掺杂石墨烯含有C、O、F原子。其中掺杂的F元素位点以较低的密度分布在氟掺杂石墨烯的表面。氢氟酸（HF，F原子质量占比为95.00%）是以弱酸的形式存在，F常以F-离子的形式掺杂，由于此时的F-离子为饱和状态，因此F-离子在石墨烯表面掺杂效果不够理想。若是更换氟源，例如F2，则会有较佳的效果。但是F2为气体，含有剧毒，且腐蚀性极强，在实验和生产过程中难以控制，易发生危险，因此为了安全考虑，以F2作为氟源不是一个理想的选择。图6证明氟掺杂石墨烯的成功合成，但掺杂量较低。
图7为纯醇酸树脂水接触角图：水接触角为61.2°。
图8为0.5wt%石墨烯//醇酸树脂水接触角图：水接触角为68.4°。
图9为0.5wt%硼掺杂石墨烯/醇酸树脂水接触角图：水接触角为65.3°。
图10为0.5wt%氟掺杂石墨烯/醇酸树脂水接触角图：水接触角为83.2°，相对于纯醇酸树脂，接触角明显增大，疏水性能有所提升。
图11为0.5wt%氟、硼双掺杂石墨烯//醇酸树脂水接触角图：水接触角为92.3°，相比于纯醇酸树脂，水接触角显著增大，表现出优良的疏水性能（接触角超过90°）。
图12为1.0wt%氟、硼双掺杂石墨烯//醇酸树脂水接触角图：水接触角为86.5°。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种涂料及其制备方法与应用