[發明專利]一種氧化石墨烯改性的憎水劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810939785.7
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN108947275A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 王二強;楊李寧;胡寶苓;張迎新;田俊嶺
• 申請（專利權）人: 北京新時代寰宇科技發展有限公司;北京敬業達新型建筑材料有限公司
• 主分類號: C03C25/44
• 分類號: C03C25/44;C04B41/50
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 馬麗蓮

本發明公開了一種氧化石墨烯改性的憎水劑及其制備方法和應用，屬于保溫材料領域。所述憎水劑包括如下重量份的原料：活性聚硅氧烷25～50份、乳化劑10～30份、氧化石墨烯5～10份、GO分散劑1～5份、消泡劑0.5～5份、偶聯劑0.5～1份、水10～50份。本發明的憎水劑通過表面具有豐富活性含氧官能團的氧化石墨烯與聚硅氧烷之間的非共價鍵(氫鍵、π?π堆積)相互作用，使得本發明的憎水劑具有一定的親水性、與酚醛樹脂(PF)匹配性好、防水性能優異、耐熱性好、力學性能佳、耐候性好等優點，可用作巖棉、礦棉、膨脹珍珠巖等無機保溫材料的生產過程中，提高巖棉等制品的抗壓強度、抗折強度、耐熱性和耐候性等。

技術領域

本發明涉及保溫材料領域，具體地，涉及一種氧化石墨烯改性的憎水劑及其制備方法和應用。

背景技術

根據我國建筑節能減排和消防安全要求，建筑外墻外保溫系統必須采用A級不燃保溫材料，因此以巖棉、礦棉、膨脹珍珠巖為代表的無機保溫材料(燃燒等級為A級)逐步替代如EPS(聚苯板)、XPS(擠塑板)、PU(聚氨酯板)等有機保溫材料(燃燒等級為B級)。但這些無機保溫材料存在一個防水性差的通病，容易吸潮，從而使保溫性能急劇下降乃至喪失，導致外墻外保溫系統變形甚至出現脫落的危險。

國家也出臺了多個標準來嚴格要求巖棉制品的質量，具體如表1所示：

表1巖棉制品保溫材料的指標標準

目前典型的巖棉制品處理工藝是將憎水劑、酚醛樹脂、防塵油、偶聯劑等混合稀釋成溶液用噴嘴噴在巖棉纖維表面后送入固化爐固化成型。因此憎水劑和酚醛樹脂的匹配性要良好，且是水溶性的，才能應用于巖棉憎水處理。

還有研究者在專利CN 105060737A采用聚二甲基硅氧烷+硅烷混合，再加入乳化劑、防霉劑和消泡劑等，合成了憎水劑，再應用于巖棉等材料。但制備的憎水劑僅僅是滿足憎水率＞98％的要求，所得制品的其他性能如耐熱性、耐候性等未作改善，功能較單一。

發明內容

本發明的目的是提供一種防水效果持久、耐候性和耐熱性強的氧化石墨烯改性的憎水劑及其制備方法和應用，將改性的憎水劑直接噴涂在巖棉纖維上，獲得的巖棉制品滿足保溫材料對防水性能的要求。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種氧化石墨烯改性的憎水劑，用于保溫材料的制備，尤其是無機保溫材料的制備，更在巖棉、礦棉、膨脹珍珠巖等無機保溫材料的應用上效果顯著，所述憎水劑包括如下重量份的原料：活性聚硅氧烷25～50份、乳化劑10～30份、氧化石墨烯5～10份、GO分散劑1～5份、消泡劑0.5～5份、偶聯劑0.5～1份、水10～50份。

本發明的憎水劑通過表面具有豐富活性含氧官能團的氧化石墨烯與聚硅氧烷之間的非共價鍵(氫鍵、π-π堆積)相互作用，使得本發明的憎水劑具有一定的親水性、與酚醛樹脂(PF)匹配性好、防水性能優異、耐熱性好、力學性能佳、耐候性好等優點，可用作巖棉、礦棉、膨脹珍珠巖等無機保溫材料的生產過程中。

氧化石墨烯(Graphene oxide，簡寫為GO)是將石墨粉末在強酸作用下通過強氧化劑氧化和剝離后形成的納米片層分散液，其片層結構類似于石墨烯，但GO在石墨烯的單層二維網狀基礎上多出了含氧官能團(如-COOH、-OH等)，具有親水性，活性位點多。

本發明的憎水劑的主要成分為活性聚(有機)硅氧烷，是一類以重復的Si-O-Si鍵為骨架，硅原子上直接連接有機基團(以Si-C鍵相連)的聚合物，聚硅氧烷可分為硅油(脂)、硅樹脂、硅橡膠以及硅烷偶聯劑，其中，硅樹脂可用作憎水劑。