[發(fā)明專利]一種星形丙烯酸酯樹脂/石墨烯納米涂料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610076054.5
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105670440B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任強;陳俊;趙雯;楊蒙;李堅;汪稱意
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學
• 主分類號: C09D133/10
• 分類號: C09D133/10;C09D7/61;C08F220/18;C08F220/28
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本發(fā)明一種星形丙烯酸酯石墨烯納米復合涂料及其制備方法，屬于涂料、粘合劑及功能材料領(lǐng)域。首先采用電子轉(zhuǎn)移再生催化劑原子轉(zhuǎn)移自由基技術(shù)(ARGET ATRP)合成含羥基星形丙烯酸酯樹脂，再與石墨烯、分散劑混合球磨均勻，得到漿料，再加入星形丙烯酸酯樹脂所配成的溶液通過機械攪拌混合得到復合物，作為組分甲；以異氰酸酯固化劑作為組分乙，將甲乙組份按一定比例混合，即得到納米復合涂料。該納米復合涂料具有低粘度、表干塊、抗靜電、耐沖擊的優(yōu)良性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涂料、粘合劑及功能材料領(lǐng)域，尤其涉及到利用電子轉(zhuǎn)移再生催化劑原子轉(zhuǎn)移自由基技術(shù)(ARGETATRP)合成星形丙烯酸酯樹脂并且與石墨烯復合，制備得到一種星形丙烯酸酯樹脂/石墨烯納米復合涂料。

背景技術(shù)

涂料作為一種工業(yè)產(chǎn)品，其主要功能在于裝飾，功能相對較為單一。隨著科技的發(fā)展和進步，功能單一的傳統(tǒng)涂料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實的需求。納米涂料作為一種新型的涂料出現(xiàn)，引起了廣泛的關(guān)注。納米材料種類繁多，性能各異，即使同一種納米粒子在不同的粒徑下也可能會有不同的功能。目前納米材料在涂料中的應(yīng)用一般是將納米粒子分散在傳統(tǒng)涂料里面，形成納米復合涂料。這種方法工藝簡單，效率高。

石墨烯納米材料是目前世界上最薄也是最堅硬的材料，具有優(yōu)良的導熱性能和導電性能，其導熱系數(shù)高于金剛石，電阻率比銅還低。但是石墨烯由于比表面積大，在涂料中易于團聚，嚴重影響涂料的性能。同時由于石墨烯與比表面積大，與高分子鏈之間的作用力強，少量石墨烯的加入就會使涂料的粘度明顯增加，從而有損涂料的施工性能或者不得不降低涂料的固體含量。

星形聚合是一種特殊的支化聚合物，在溶液中，星形聚合物分子呈球形，分子內(nèi)和分子間幾乎沒有鏈纏繞，相對于同等分子量的線形聚合物溶液，溶液粘度大大降低。將星形聚合物作為涂料樹脂將提高固含量，減少可揮發(fā)性有機化合物(VOC)的排放。原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)是制備星形聚合物的一種常用方法，但是其催化劑用量大限制了其工業(yè)化進程。用電子轉(zhuǎn)移再生催化劑原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ARGET-ATRP)的方法可以將催化劑的用量降低到ppm級，幾乎可以不需要將催化劑脫除。

本發(fā)明將ARGET-ATRP法制備得到的羥基星形丙烯酸酯樹脂作為基體樹脂，在商品化分散劑的輔助下，通過球磨和機械攪拌的方法來分散石墨烯，然后與異氰酸酯復配得到納米涂料。并且與線形星形丙烯酸酯樹脂/石墨烯納米涂料進行對比，發(fā)現(xiàn)星形聚合物作為基體樹脂不僅粘度低(易于施工，降低VOC)、漆膜基本性能也優(yōu)于線形丙烯酸樹脂，在分散和穩(wěn)定石墨烯，制備功能涂料方面具有獨特的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種星形丙烯酸酯樹脂/石墨烯納米涂料及其制備方法。它是采用多官能團ATRP引發(fā)劑引發(fā)丙烯酸酯單體共聚得到星形聚丙烯酸酯與石墨烯復合，然后和異氰酸酯固化劑復配得到納米涂料。

星形丙烯酸酯樹脂/石墨烯納米涂料包括甲組分和乙組分，甲組分包括星形丙烯酸酯樹脂、溶劑、石墨烯，乙組分為異氰酸酯固化劑，其中，甲組分中星形丙烯酸酯樹脂固含量為60％，溶劑為二甲苯/乙酸丁酯的混和溶劑。

作為優(yōu)選：甲組分中還包括分散劑BYK-161。

甲組分中星形丙烯酸樹脂的數(shù)均分子量為8000-12000，結(jié)構(gòu)如下，

其中，代表由兩種丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的星形聚合物的臂，結(jié)構(gòu)如下

本發(fā)明還提供了一種上述星形丙烯酸酯樹脂/石墨烯納米涂料的制備方法：

(1)星形丙烯酸酯樹脂的制備

將單體、引發(fā)劑、催化劑、配體、還原劑、溶劑依次加入三口燒瓶中，混合后抽真空-通氬氣除氧，氬氣保護下70℃進行反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率達到90％以上結(jié)束反應(yīng)，得到羥值在90mgKOH/g、分子量范圍8000-12000的星形丙烯酸酯樹脂，