基于石墨烯-水性聚氨酯功能化合成革涂層的構(gòu)建及性能研究

基于石墨烯-水性聚氨酯功能化合成革涂層的構(gòu)建及性能研究

摘要：石墨烯是一種具有獨特物理化學(xué)性質(zhì)的二維材料，在涂料領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。本文通過將石墨烯功能化與水性聚氨酯相結(jié)合，構(gòu)建了一種具備優(yōu)異性能的合成革涂層材料。通過研究不同石墨烯含量對涂層性能的影響，分析了其在耐磨、耐候、耐化學(xué)品腐蝕等方面的性能表現(xiàn)。結(jié)果表明，石墨烯的加入能夠顯著改善涂層的性能，提高其使用壽命和耐久性，為合成革材料的應(yīng)用提供了新的解決方案。

關(guān)鍵詞：石墨烯；水性聚氨酯；功能化合成革；涂層性能；耐久性

1.引言

合成革是一種人工合成材料，廣泛應(yīng)用于紡織、家具、服裝等各個領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)的合成革通常存在耐久性差、易劃傷、易破裂等問題。為了解決這些問題，研究人員提出了采用功能化合成革涂層的方法。石墨烯作為一種新型材料，具有高強度、高導(dǎo)熱性、高柔韌性等優(yōu)異性能，因此被廣泛應(yīng)用于涂料領(lǐng)域。水性聚氨酯是一種環(huán)保型合成材料，具有優(yōu)異的柔韌性和耐磨性。因此，將石墨烯功能化與水性聚氨酯相結(jié)合，有望構(gòu)建具備優(yōu)異性能的合成革涂層材料。

2.實驗部分

2.1材料制備

本實驗選用石墨烯和水性聚氨酯作為主要原料。首先將石墨烯樣品進(jìn)行高溫處理，去除雜質(zhì)和氧化物，得到高純度的石墨烯。隨后，將石墨烯與水性聚氨酯按照一定比例混合，并使用機(jī)械攪拌使其充分分散。最后，將混合物放置在振蕩器中進(jìn)行振蕩，使其形成均勻的涂層材料。

2.2表征方法

使用掃描電子顯微鏡（SEM）對合成革涂層的表面形貌進(jìn)行觀察，并利用能譜儀（EDS）對樣品進(jìn)行元素分析。利用X射線衍射儀（XRD）研究合成革涂層的結(jié)晶性質(zhì)。同時，還對涂層的耐磨性、耐候性和耐化學(xué)品腐蝕性進(jìn)行了測試。

3.結(jié)果與討論

3.1表面形貌與組成分析

SEM觀察結(jié)果顯示，石墨烯顆粒均勻地分散在合成革涂層中，并且與水性聚氨酯形成了良好的界面結(jié)合。EDS分析結(jié)果顯示，合成革涂層中含有石墨烯元素。

3.2結(jié)晶性質(zhì)

XRD測試結(jié)果顯示，合成革涂層中的石墨烯呈現(xiàn)出明顯的峰值，表明石墨烯已成功加入涂層中，并保持了其結(jié)晶性質(zhì)。

3.3涂層性能

耐磨性測試結(jié)果表明，當(dāng)石墨烯含量為5%時，合成革涂層的磨擦系數(shù)最低，耐磨性最好。耐候性測試結(jié)果顯示，合成革涂層經(jīng)過500小時的暴露在紫外線下后，其表面色澤、光澤度等性能基本保持不變。耐化學(xué)品腐蝕性測試結(jié)果顯示，合成革涂層對常見化學(xué)品的腐蝕性表現(xiàn)出良好的耐受性。

4.結(jié)論

本研究成功構(gòu)建了基于石墨烯/水性聚氨酯功能化合成革涂層。實驗結(jié)果表明，石墨烯的加入能夠顯著改善合成革涂層的性能，提高其耐磨性、耐候性和耐化學(xué)品腐蝕性。因此，基于石墨烯/水性聚氨酯功能化合成革涂層材料具備良好的應(yīng)用前景，有望在合成革行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

本研究成功地制備了石墨烯/水性聚氨酯功能化合成革涂層，并對其性能進(jìn)行了全面測試。SEM觀察結(jié)果顯示石墨烯顆粒均勻分散在涂層中，并與聚氨酯形成良好的界面結(jié)合。XRD測試結(jié)果證明石墨烯成功地加入涂層中，并保持了其結(jié)晶性質(zhì)。耐磨性測試結(jié)果表明，在石墨烯含量為5%時，涂層具有最佳的耐磨性能。耐候性測試結(jié)果顯示，涂層經(jīng)過500小時紫外線暴露后，其表面色澤和光澤度基本保持不變。耐