水性涂料是国家提倡的环保涂料，但有些性能不如相应的溶剂型涂料，影响了其发展。石墨烯具有独特的性能，可以提高水性涂料的性能，促进其发展，给涂料工作者带来新的期待。石墨烯最早用于涂料中改性溶剂型涂料，但在改性水性涂料方面也取得了重大进展。改性方法可以是共混法复合改性、原位聚合和溶胶-凝胶技术复合改性、偶联剂改性和不同功能改性。

1钛酸酯偶联剂改性的水分散改性石墨烯

按照一般方法将石墨制备成氧化石墨烯，在氧化石墨烯分散液中加入钛酸盐和水合肼，然后水浴加热法反应，使氧化石墨烯被还原并接枝上钛酸酯偶联剂分子。对得到的混合溶液进行后处理和真空干燥，得到粉末状的改性石墨烯。

由于钛酸酯偶联剂对氧化石墨烯表面进行了修饰，没有发生团聚，石墨烯水分散体稳定性高，可长期储存，适用于复合材料和涂层材料的制备。制备工艺简单，生产效率高，生产工艺和产品符合环保要求。

石墨烯2与基体树脂共混复合水性涂料

2.1水性导电涂料

石墨烯/聚酯树脂复合水性导电涂料。采用Hummers法制备氧化石墨烯，采用两步化学还原法得到有机分子修饰的石墨烯水溶液。加入聚酯、添加剂、交联剂和催化剂后，采用液体共混法制备了水性导电石墨烯涂层。该涂层具有高的导电性和机械性能，可应用于电磁屏蔽、抗静电、防腐、散热、耐磨和电子电路等领域。具有广泛的应用价值。

2.2石墨烯改性水性环氧树脂耐磨玻璃涂料

石墨烯改性耐磨水性玻璃涂料由两部分组成，第一部分为基体成膜物质，第二部分为固化剂。第一组分包括20%-40%的改性环氧树脂、0.5%-7%的助剂、0.1%-5%的氧化石墨烯、1%-2%的偶联剂，其余为水(均为质量分数)。第二组分是胺类固化剂。使用前将两种组分混合，其中第二组分占混合物质量分数的3% ~ 30%。该涂层硬度高，耐磨性好，与玻璃基材的亲和力和附着力强，耐水性和耐乙醇性好，符合环保要求。此外，该制备方法简单，具有重要的商业应用价值。

2.3石墨烯改性丙烯酸酯聚合物水泥防水涂料

将Hummers法制备的氧化石墨烯加入到丙烯酸酯聚合物乳液中，加入精选的添加剂，按比例加入水泥，搅拌分散制得氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料。该涂料显著提高了丙烯酸酯聚合物乳液膜的拉伸强度；耐水性得到提高；此外，氧化石墨烯丰富的含氧官能团可以调节水泥水化产物的晶体生长，提高其抗拉强度和韧性。因此，氧化石墨烯改性聚合物水泥防水涂料具有良好的耐久性、抗渗性和物理力学性能，具有广阔的应用前景。

2.4石墨烯改性聚氨酯树脂复合水性涂料

2.4.1石墨烯/水性聚氨酯纳米复合乳液

用[/K0/]脱水的聚醚多元醇(N210)与TDI反应制备聚氨酯预聚体，然后加入二羟甲基丙酸引入亲水羧基，加入三乙胺中和盐基，加入氧化石墨烯水溶液、去离子水和乙二胺进行乳化反应，减压蒸馏出丙酮，滴加维生素C溶液进行原位还原反应，得到石墨烯/水性聚氨酯纳米复合乳胶树脂。该胶乳树脂可应用于静电防护、防腐涂料、建筑涂料等领域。本发明工艺简单，环境友好，适合大规模生产。

2.4.2石墨烯/二氧化钛复合改性水性聚氨酯抗菌涂料

纳米TiO2 _ 2作为一种光催化纳米材料，具有抗菌、杀菌的作用，但其对可见光的吸收率较低，纳米颗粒容易团聚，大大降低了其杀菌效果。在含纳米二氧化钛的抗菌涂料中，小于5%的石墨烯的引入可以明显提高涂料的可见光吸收率，增强纳米二氧化钛的光催化活性和抗菌杀菌能力，从而大大提高改性水性聚氨酯的抗菌杀菌综合性能。并且具有良好的表面性能、耐水性和机械性能。

石墨烯/聚氨酯原位聚合水性导电涂料

与传统碳基导电填料(炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维等)相比，)，石墨烯具有更加优异的导电性和机械性能。

用二胺胺化氧化石墨烯，然后用化学还原法还原石墨烯的共轭导电体系，得到& mdash用NH & mdash采用原位聚合的方法制备了含石墨烯的水性聚氨酯导电涂料。

该导电涂料具有防辐射、抗静电、耐腐蚀、耐磨损等特点。可用于高分子材料、金属材料、纺织材料等的表面。

4溶胶-凝胶技术制备改性石墨烯/水性聚氨酯纳米复合涂层。

中国科学技术大学王欣等于2012年在表面与涂层技术发表了他们的研究论文:溶胶-凝胶技术制备改性石墨烯/水性聚氨酯复合纳米涂层，论文分为三部分:

(1)硅烷改性石墨烯纳米薄膜的制备。采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO ),然后用水合肼将GO水分散液化学还原成f-GNS，再用DCC(N，N’-二环己基碳二亚胺)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰，超声波分散1 h，70℃搅拌24 h，经后处理，得到APTES修饰的石墨烯纳米薄膜。

(2)硅烷封端的水性聚氨酯(WPU)的制备。以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧丙烯乙二醇、二甘醇和三羟甲基丙烷为原料合成PU预聚体，然后与二羟甲基丙酸反应，再加入APTES反应。得到APTES封端的水性聚氨酯(WPU)，产率为86.3%，数均分子量为28 600(由GPC测定)。

(3)溶胶-凝胶技术制备f-GNS/WPU纳米复合涂层。用超声波将f-GNS粉末分散在去离子水中制成悬浮液，加入APTES封端的WPU并混合在一起，用三乙胺调节pH值制成f-GNS/WPU纳米复合涂层。

通过1H核磁共振、红外光谱、XPS、凝胶渗透色谱、原子力显微镜、HRTEM等手段对GO和f-GNS的结构进行了表征。图1所示的分子结构和反应过程，以及f-GNS/WPU纳米复合镀层的产物结构和组成基本得到验证。纳米复合材料中的T1、T2和T3代表单取代、二取代和三取代的硅烷键，这证实了APTES封端的WPU与f-GNS的相邻硅氧烷分子之间的缩合反应形成了共价键。

5解语

5.1石墨烯具有独特的性质，R&D热潮正在全球兴起。

当今世界发现石墨烯& ldquo至最薄& rdquo晶体材料的厚度只有1个碳原子，也是& ldquo要坚强& rdquo材料之一，并具有较高的导电性和导热性。在航空航天、太空探索、海洋开发、国防工业和国民经济中具有不可估量的应用前景。研究热潮在世界范围内兴起，在中国也有了良好的开端并迅速发展。

5.2石墨烯在改性涂层性能上展现出新的前景。

石墨烯在导电、防腐、阻燃、导热和高强度功能涂料方面具有非常诱人的潜在前景。

石墨烯通过物理共混、原位聚合和溶胶-凝胶技术与各种涂层树脂复合。或通过偶联剂改性，或原位聚合。这些工艺在改性水性涂料中是可行的，性能明显提高。石墨烯改性水性涂料具有良好的性能。走上一段楼梯。人们期待着它的进一步发展。

5.3石墨烯改性涂料的研发步伐正在开始，应正确推动石墨烯生产和应用的发展热潮，但应冷静看待。

对于生产企业来说，石墨烯生产技术是否达到国际最先进水平，是否符合清洁文明生产技术要求，成本是否合理，有大量的技术工作要做。石墨烯在涂料中的应用在国内有很多研究著作和专利发表，发展势头良好，但不能说& ldquo过得很好& rdquo。而且空的研发力度非常大。国内发表的石墨烯改性水性涂料的工作和专利多为实验室成果。要实现实用化和产业化，需要更多的投入，有大量的研发工作要做。