[發明專利]磺化改性氧化石墨烯/高固含量水性聚氨酯的制備方法

有效

• 申請號: 201710570823.1
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107383302B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 馮見艷;王學川;羅曉民;王宇杰;白鵬霞
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08G18/10
• 分類號: C08G18/10;C08G18/12;C08G18/48;C08G18/44;C08G18/75;C08G18/34;C08G18/66;C08K9/04;C08K3/04;C08L75/08;C08L75/04;C01B32/23
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.磺化改性氧化石墨烯/高固含量水性聚氨酯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采用改進的Hummers法制備氧化石墨：將膨脹石墨、硝酸鈉、濃硫酸混合均勻，在冰水浴中反應1h；然后加入高錳酸鉀反應6h，緩慢加入去離子水稀釋，再加入雙氧水還原反應剩余的高錳酸鉀，直至無氣泡產生；靜止待分層之后，倒掉上清液；依次用0.01mol/L鹽酸、乙醇洗滌上述反應沉淀物，離心分離后將分離物放入透析袋中透析48～72h，直至pH達到6.5～7，同時用氯化鋇檢測無沉淀產生，冷凍干燥制得氧化石墨；

2)磺化改性氧化石墨烯的制備：取步驟1)制備的氧化石墨0.2～2g，氫氧化鈉1.6～16g，加入200～1000ml去離子水，加入2-氯乙磺酸鈉3～30g，在20℃～60℃、功率300W～1000w條件下超聲反應1～5h；然后加入硝酸中和反應20～40min，至pH 6.5～7.5；5000～10000r/min條件下離心5-10min，去除上層液體，用乙醇洗滌混合物3-5次，冷凍干燥，制得磺化改性氧化石墨烯SGO；

3)SGO分散液制備：①將磺化改性氧化石墨烯超聲分散在丙酮中，功率300w～600w條件下超聲剝離0.5～2h，制得SGO丙酮或分散液，SGO濃度為0.5～5mg/ml；②將磺化改性氧化石墨烯超聲分散在去離子水中，功率300w～600w條件下超聲剝離0.5～2h，制得SGO水分散液，SGO濃度為0.5～10mg/ml；

4)制備SGO/高固含量水性聚氨酯：

①原位聚合法制備SGO/高固含量水性聚氨酯：將低聚物二元醇15～20g、異佛爾酮二異氰酸酯IPDI 5～8g加入反應釜中，其中異氰酸酯和低聚物二元醇中n(-NCO):n(-OH)為(3～5)：1；加入有機錫類催化劑，80～90℃反應1～2h反應制得預聚體；加入預聚體質量2％～5％的親水單體DMPA、SGO丙酮分散液30～100ml，SGO濃度為0.5～5mg/ml，繼續反應2～4h；降溫60℃，加入與親水單體DMPA等摩爾量的小分子胺中和30min，加入去離子水20～40ml，在高速剪切力下乳化30min并減壓蒸餾除去丙酮，制得固含量為40％-55％的水性聚氨酯乳液；

②原位聚合結合物理共混法制備SGO/高固含量水性聚氨酯：將低聚物二元醇15～20g、IPDI 5～8g加入反應釜中，其中n(-NCO):n(-OH)為(3～5)：1，加入有機錫類催化劑，80～90℃反應1～2h反應制得預聚體；加入預聚體質量2％～5％的親水單體DMPA反應1h，加入SGO丙酮分散液30～100ml，SGO濃度為0.5～5mg/ml，繼續反應1～3h；降溫60℃，加入與DMPA等摩爾量的小分子胺中和30min，加入SGO水分散液20～30ml，SGO濃度為0.5～10mg/ml，在30～50℃高速剪切力下乳化30min并減壓蒸餾除去丙酮，制得固含量為40％-55％水性聚氨酯乳液；

所述的步驟1)中膨脹石墨、硝酸鈉、高錳酸鉀質量比為1：(0.4～0.6)：(3～10)；膨脹石墨質量與濃硫酸體積比范圍20～100mg/ml；

所述的步驟4)中低聚物二元醇包括聚四氫呋喃二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚酯二元醇；有機錫類催化劑包括二丁基錫二月桂酸酯或二(十二烷基硫)二丁基錫；小分子胺包括三乙胺或二乙胺。