[發明專利]一種含碳納米管水性聚氨酯導電涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 200710046904.8
• 申請日: 2007-10-11
• 公開（公告）號: CN101165127A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 楊正龍;秦深;浦鴻汀
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D5/24;C09D5/02;C09D7/12
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

1.一種含碳納米管水性聚氨酯導電涂料，其特征在于由下述方法制備獲得：首先對碳納米管進行化學修飾，使其表面帶上一定量的羥基、羧基或者胺基，然后通過化學鍵接的方法將該碳納米管引入到聚酯多元醇或者異氰酸酯封端的聚氨酯預聚體中，再通過自乳化法制備得到含碳納米管的水性聚氨酯分散體，最后在含碳納米管的水性聚氨酯分散體中加入去離子水和助劑，高速攪拌制得含碳納米管水性聚氨酯導電涂料。

2.一種如權利要求1所述的含碳納米管水性聚氨酯導電涂料的制備方法，其特征在于具體步驟為：

(1)將100～1000mg多壁碳納米管加入150ml濃硫酸和濃硝酸按體積比為3∶0.8-3∶1.2組成的混合強酸溶液中，超聲振蕩處理3～12小時，倒入去離子水中，靜置12小時以上，過濾和水洗至中性，再烘干，得到帶羧基的碳納米管；

(2)在氮氣保護下，將80～800mg上述帶羧基的碳納米管置于過量的二氯亞砜中回流12～72h，反應完畢，減壓蒸餾除去過量的二氯亞砜，真空干燥得到酰氯化的碳納米管；

(3)將50～500mg上述酰氯化的碳納米管分散在無水丙酮中，滴加幾滴新鮮吡啶或者三乙胺，在55-65℃條件下，逐滴滴加5～20ml濃度為0.005～0.025g/ml的二元胺或者二元醇的丙酮溶液，滴加時間不低于60分鐘，滴加完畢連續反應4～72小時，過量的二元胺或者二元醇用大量的丙酮充分洗滌除去，離心過濾，真空干燥，得到含氨基或羥基活性基團的碳納米管；

(4)將二異氰酸酯、聚酯多元醇、2，2’-二羥甲基丙酸、催化劑以及有機溶劑以100∶300～400∶20-60∶0.05～5∶300～500的重量比例混合均勻，升溫至55-65℃，反應6-12小時，使反應趨于完成，即得以異氰酸酯封端的聚氨酯預聚物；

(5)將上述異氰酸酯封端的聚氨酯預聚物、含氨基或羥基等活性基團的碳納米管、催化劑以及有機溶劑，按以100∶1～50∶0.5～2∶50～200的重量比例攪拌混合均勻，溫度控制在55-65℃，反應持續4～12小時，溫度降低至45～55℃，再加入0.5～5g三乙胺，反應15～60分鐘；量取200～500ml去離子水，滴加入到上述混合物中，滴加時間為30～60分鐘，溫度為45～50℃；滴加完畢后，溫度為33-36℃，再繼續反應25-35分鐘，真空抽濾除去丙酮后，得到含碳納米管的水性聚氨酯分散體；

(6)將上述含碳納米管水性聚氨酯分散體和去離子水、助溶劑、潤濕劑和成膜劑混合物在室溫條件下，攪拌30～60分鐘，然后加入增稠劑，持續攪拌15～60分鐘，即制得含碳納米管水性聚氨酯導電涂料。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所述所用的二元胺是乙二胺、丙二胺、1，4-丁二胺或己二胺；所述的二元醇是乙二醇、丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，2-戊二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、2-乙基-1，3-己二醇、3-氯-1，2-丙二醇或癸二醇；所說的二異氰酸酯是芳香族二異氰酸酯或者脂肪族二異氰酸酯，所說的聚酯多元醇是己二酸聚酯多元醇、苯酐聚酯多元醇、聚己內酯多元醇、高分子量聚酯多元醇、帶側基的特種聚酯多元醇或聚碳酸酯二元醇；所說的催化劑是二丁基錫二月桂酸酯、辛酸亞錫、N-甲基嗎啉或者三亞乙基二胺；所說的有機溶劑是丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所說的助溶劑是N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。

5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所說的增稠劑是聚丙烯酸鹽增稠劑、纖維素增稠劑或聚氨酯締合型增稠劑。

6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所說的潤濕劑是二烷基(辛基、己基、丁基)磺基琥珀酸鹽、烷基奈磺酸鈉、蓖麻油硫酸化物、十二烷基磺酸鈉、硫酸月桂脂、油酸丁基酯硫酸化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、聚氧乙烯乙二醇烷基芳基醚、乙炔乙二醇等或聚醚改性硅氧烷。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所說的成膜劑是乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚或丙二醇單丁醚。