[發明專利]一種陽離子型水性聚氨酯涂料用的石墨烯漿料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710556510.0
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107365514B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 李靜;甘靈珠;崔錦燦;馮慶康;楊俊和
• 申請（專利權）人: 上海理工大學;上海超碳石墨烯產業技術有限公司
• 主分類號: C09C1/46
• 分類號: C09C1/46;C09C3/08;C09D175/04;C09D5/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;馬文峰

本發明公開一種陽離子型水性聚氨酯涂料用的石墨烯漿料及其制備方法和應用，所述的陽離子型水性聚氨酯涂料用的石墨烯漿料，是氧化石墨烯用碳化二亞胺改性后得到的改性石墨烯分散到水中而得到的改性石墨烯的水分散液；改性石墨烯的水分散液中，改性石墨烯的干重計算，改性石墨烯：水為2?20mg：1ml。其能與陽離子型水性聚氨酯樹脂相互匹配，獲得長期穩定的分散的優點，對環境友好，保存時間長，在室溫存放一年以上，不發生沉淀、絮凝、凝膠。使用后最終所得涂層的彈性模量可達2.2?2.31GPa，中性鹽霧時間可達是72~120h。

技術領域

本發明屬于石墨烯及涂料化工領域，具體涉及一種陽離子型水性聚氨酯涂料用的石墨烯漿料及其制備方法和其在陽離子型水性聚氨酯涂料中的應用。

背景技術

近年來，我國各級政府通過政策引導，抑制溶劑型涂料發展的同時，鼓勵和支持環境友好型的水性涂料的發展。但水性涂料的耐蝕性、成膜性、耐磨性等尚不及溶劑型涂料，限制了水性涂料的推廣應用。添加石墨烯及其衍生物是增強涂料性能的有效方式之一。石墨烯有較大的比表面積、優異的機械性能和阻隔性能，越來越受到涂料領域技術人員的關注。

現有研究中，多將石墨烯作為納米填料，添加到水性涂料中，阻礙腐蝕介質在涂層中擴散，有效地增強涂層的物理阻隔作用，從而提高涂層對基底的保護能力。

但是上述的石墨烯作為納米填料，添加到水性涂料中，存在石墨烯的團聚和復疊等技術問題，是石墨烯在涂料應用中面臨的最大瓶頸。石墨烯在涂層中的納米級分散對發揮石墨烯片層的物理阻隔作用起到至關重要的作用。要解決這一問題，就要針對不同分子結構和離子類型的水性樹脂，對石墨烯的表面進行化學改性，使其與水性樹脂的分子結構和離子類型相互匹配。

參考文獻：

[1] Li J, Yang Z, Qiu H, Dai Y, Zheng Q，Zheng GP，Yang J. Microwave-assisted simultaneous reduction and titanate treatment of graphene oxide.Journal of Materials Chemistry A, 2013, 1: 11451-11456。

發明內容

本發明的目的之一就是為了解決上述石墨烯作為納米填料，添加到水性涂料中，存在的石墨烯團聚和復疊等技術問題而提供一種陽離子型水性聚氨酯涂料用的石墨烯漿料，該陽離子型水性聚氨酯涂料用的石墨烯漿料能與陽離子型水性聚氨酯樹脂相互匹配，而獲得長期穩定的分散的優點，從而解決了上述的石墨烯用于水性涂料時，存在的石墨烯團聚和復疊等技術問題。

本發明的目的之二就是提供上述的一種陽離子型水性聚氨酯涂料用的石墨烯漿料的制備方法，該制備方法具有簡單環保的特點。

本發明的技術原理

氧化石墨烯表面嫁接多官能團的碳化二亞胺分子。其中，碳化二亞胺的官能團-N=C=N-與氧化石墨烯表面的COO^-發生化學發應，剩余官能團在堿性條件下與陽離子型水性聚氨酯樹脂的氨基發生反應。

本發明的技術方案

一種陽離子型水性聚氨酯涂料用的石墨烯漿料，是氧化石墨烯用碳化二亞胺改性后得到的改性石墨烯分散到水中得到的改性石墨烯的水分散液；

改型石墨烯的水分散液中改性石墨烯的用量，按改性石墨烯的干重：水為2-20mg：1ml的比例計算。

上述的一種陽離子型水性聚氨酯涂料用的石墨烯漿料，其制備方法具體包括以下步驟：

（1）、將氧化石墨烯加入到水中，得到濃度為1~4mg/ml的氧化石墨烯水分散液，然后加入碳化二亞胺，得到混合液；

所述氧化石墨烯為改進的Hummers法制得；