一种石墨烯-氟改性聚氨酯树脂水性功能涂料制造技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯‑氟改性聚氨酯水性功能涂料，其成分由石墨烯‑氟改性水性聚氨酯树脂、丙二醇单丁醚、流平剂、去离子水、分散剂、成膜助剂、消泡剂、防水剂、润湿剂组成；其中，所述的石墨烯‑氟改性水性聚氨酯树脂由多异氰酸酯、多元醇、多元胺类扩链剂、低聚物多元醇、二羟甲基丙酸、石墨烯、羟基丙烯酸、氟烯类单体、丙烯酸类单体、中和剂、去离子水通过反应制得；本发明专利技术制得的一种石墨烯‑氟改性聚氨酯水性功能涂料，具有涂膜机械强度高，表面张力低具有良好自洁性，优异的防污防腐性、抗静电性等特点；是用于水泥混凝土、金属、木材等的基材的水性功能防护涂料。

A graphene fluorine modified polyurethane aqueous functional resin coating

The invention relates to a graphene fluorinated waterborne functional polyurethane coating, the composition of the graphene fluorine modified waterborne polyurethane resin, propylene glycol monobutyl ether, leveling agent, deionized water, dispersing agent, film-forming agent, defoaming agent, waterproofing agent and wetting agent; wherein, the the graphene fluorine modified waterborne polyurethane resin by isocyanate, polyol, polyamine chain extender, polyol ester, dimethylol propionic acid, graphene, acrylic, fluoride monomers, acrylic acid monomer and neutralizing agent, deionized water was prepared by a graphene; fluoride prepared by the invention water-based functional polyurethane coating, coating with high mechanical strength, low surface tension has good self-cleaning properties, excellent corrosion resistance, anti fouling characteristics of antistatic property; is used in cement concrete, metal Water functional protective coating for base material such as wood.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯-氟改性聚氨酯树脂水性功能涂料
本专利技术涉及一种改性聚氨酯树脂水性涂料，尤其涉及到具有防污、防腐、抗静电功能的一种石墨烯-氟改性聚氨酯树脂水性功能涂料，属于水性特种涂料

技术介绍
涂料是日常生活保护基础设施不可或缺的材料，被广泛应用于建筑物、各类五金件、工业制品的装饰以及机械、车辆、船舶、木器等领域。以往涂料对基材保护层的要求，往往只要求外观美观、光泽鲜艳，而对涂层的抗污性能却没有严格的要求。随着工业的发展，社会环境日趋恶劣，我们日常生活中充斥着各种污染源，如空气中的尘埃、汽车排放尾气中的颗粒物、工业酸雨等，这些常常对基材表面造成污染且不易清洗，同时损害涂层的外观及其保护性能。随着科技水平的不断进步和人们环保意识的不断增强，对涂料的环保要求越来越高，不含或少含挥发性有机物体系己成为新的发展方向，溶剂型树脂正逐步被水性树脂所替代。涂料是多组分物质，通常包含溶剂、树脂、颜料和添加剂。传统的涂料中只含有性质单一树脂，其性能受到了一定的限制，可能会造成本身结构形态不佳、表面硬度太低，交联密度不大，从而导致涂层对于外界污染源的抗污性能不强等问题。聚氨酯是由异氰酸酯、聚酯或聚醚多元醇以及小分子多元醇和多元胺类扩链剂为主要原料。聚氨酯具有硬度大、耐磨损、附着性能优良等优点，因而被广泛应用于涂料、胶黏剂、泡沫塑料、油墨及橡胶等领域，但聚氨酯存在耐冲击性能不佳、遇潮易起泡、一般的聚氨酯绝缘性高，易产生静电，这使其在某些领域的应用受到限制。氟原子半径小且具有很强的电负性，因此其对碳链具有屏蔽保护作用，这使得氟聚合物具有优异的热稳定性、耐候性和化学惰性，以及独特的低表面张力、低表面自由能、低摩擦系数，这赋予了氟聚合物拥有优异的憎水、憎油性，是低表面能材料研究领域的一类重要聚合物。石墨烯具有优异的综合性能，如高导电性、导热性、高强度等特性，而且石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料。石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，石墨稀是一种由单层sp2杂化碳原子组成的二维片状材料。石墨烯经强氧化剂氧化后可以制备成氧化石墨，氧化石墨片层含有羟基等活性基团，且具有较高的比表面积，经过氧化后的石墨烯，其π-π共轭结构遭到了破坏，分子间范德华力较石墨烯弱，片层容易剥离。近年来以氧化石墨烯制备的纳米复合材料表现出非常优越的性能，越来越受到人们的重视，其在制备轻质、低成本、高性能复合材料方面具有广阔的应用潜力。
技术实现思路
目前，单一性质的树脂已经不能满足涂料市场的要求，石墨烯-氟改性聚氨酯树脂涂料，兼具了石墨烯与氟元素的特殊性能，漆膜硬度和耐水性、防污、防腐、抗静电性能都有很大的提高。本专利技术开发一种环境友好型的改性聚氨酯树脂水性功能涂料，涂膜具有优良的机械强度，优异的防污、防腐、抗静电等性能。本专利技术结合聚氨酯树脂的优点，利用氧化石墨烯中的羟基与聚氨酯发生反应，石墨烯与聚氨酯之间为化学键相连，使其能稳定均匀分散在树脂中。本专利技术的目的提供一种石墨烯-氟改性聚氨酯树脂水性功能涂料。为了解决上面所述的技术问题，本专利技术采取以下技术方案：本专利技术涉及一种石墨烯-氟改性聚氨酯树脂水性功能涂料，按重量百分比计，其组成为：石墨烯-氟改性水性聚氨酯树脂60.0～80.0份、丙二醇单丁醚3.0～8.0份、流平剂0.5～1.5份、分散剂0.5～1.0份、成膜助剂0～10份、消泡剂0.5～1.0份、防闪锈剂0.5～2.0份、润湿剂0.2～0.6份、去离子水10.0～26.0份。本专利技术所述的石墨烯-氟改性水性聚氨酯树脂，基于申请的专利技术专利“一种石墨烯-氟改性水性聚氨酯树脂”，主要由多异氰酸酯、多元醇、多元胺类扩链剂、低聚物多元醇、二羟甲基丙酸、石墨烯、羟基丙烯酸、氟烯类单体、丙烯酸类单体、中和剂、去离子水通过化学反应制得。所述的石墨烯-氟改性水性聚氨酯树脂，其特征在于：按重量百分比计，其组成为：多异氰酸酯8.0～22.0份、多元醇2.0～5.0份、多元胺类扩链剂0.5～2.0份、低聚物多元醇4.0～12.0份、二羟甲基丙酸1.5～3.5份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1份、偶氮二异丁腈0.05～0.2份、石墨烯0.1～1.5份、丙酮3.0～8.0份、羟基丙烯酸2.0～5.0份、氟烯类单体2.0～6.0份、丙烯酸类单体3.0～8.0份、中和剂1.0～2.5份、去离子水40.0～68.0份。所述的的丙烯类单体为丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙基庚基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、丙烯酸四氢糠醇酯、甲基丙烯酸四氢糠醇酯中的一种或几种的组合。所述的氟烯类单体为丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟异丙酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯中的一种或几种的组合。所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、三羟甲基丙烷、甘油、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一种或几种组合。所述的低聚物多元醇为分子量在1000～4000之间的聚四氢呋喃多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚醚二元醇、聚乙二醇、聚环氧丙烷多元醇中的一种或几种的组合。所述的石墨烯为羟基氧化石墨烯，由Hummers法、Staudemaier法、电化学法或Brodie法制备；进一步地，为Hummers法制备的氧化石墨烯。所述的中和剂为三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一种或几种的组合。所述的多元胺类扩链剂为乙二胺、己二酸二肼、N，N-二羟基(二异丙基)苯胺中的一种或几种的组合。所述的羟基丙烯酸为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或几种的组合。所述的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、苯二亚甲基二异氰酸酯XDI、环己烷二亚甲基二异氰酸酯H6XDI、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯TMXDI中的一种或几种的组合。所述的石墨烯-氟改性水性聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量百分比依次加入多元醇、低聚物多元醇、石墨烯、二羟甲基丙酸，加热升温至95～110℃真空脱水1.5～2.0h；b、降温至60～70℃条件下滴加多异氰酸酯，在0.5～1h内滴加完毕；然后滴加配方量的二月桂酸二丁基锡，升温至80～82℃反应2～2.5h，视体系粘度补加丙酮；降温至65℃，滴加羟基丙烯酸，继续反应1～2h，测定NCO值，当测定的值与理论设计值接近时终止反应；c、将温度降至40℃以下，在搅拌下缓慢滴加中和剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯‑氟改性聚氨酯树脂水性功能涂料，其特征在于：按重量百分比计，其组成为：石墨烯‑氟改性水性聚氨酯树脂60.0～80.0份、丙二醇单丁醚3.0～8.0份、流平剂0.5～1.5份、分散剂0.5～1.0份、成膜助剂0～10份、消泡剂0.5～1.0份、防闪锈剂0.5～2.0份、润湿剂0.2～0.6份、去离子水10.0～26.0份；其中，所述的石墨烯‑氟改性水性聚氨酯树脂，按重量百分比计，其组成为：多异氰酸酯8.0～22.0份、多元醇2.0～5.0份、多元胺类扩链剂0.5～2.0份、低聚物多元醇4.0～12.0份、二羟甲基丙酸1.5～3.5份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1份、偶氮二异丁腈0.05～0.2份、石墨烯0.1～1.5份、丙酮3.0～8.0份、羟基丙烯酸2.0～5.0份、氟烯类单体2.0～6.0份、丙烯酸类单体3.0～8.0份、中和剂1.0～2.5份、去离子水40.0～68.0份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-氟改性聚氨酯树脂水性功能涂料，其特征在于：按重量百分比计，其组成为：石墨烯-氟改性水性聚氨酯树脂60.0～80.0份、丙二醇单丁醚3.0～8.0份、流平剂0.5～1.5份、分散剂0.5～1.0份、成膜助剂0～10份、消泡剂0.5～1.0份、防闪锈剂0.5～2.0份、润湿剂0.2～0.6份、去离子水10.0～26.0份；其中，所述的石墨烯-氟改性水性聚氨酯树脂，按重量百分比计，其组成为：多异氰酸酯8.0～22.0份、多元醇2.0～5.0份、多元胺类扩链剂0.5～2.0份、低聚物多元醇4.0～12.0份、二羟甲基丙酸1.5～3.5份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1份、偶氮二异丁腈0.05～0.2份、石墨烯0.1～1.5份、丙酮3.0～8.0份、羟基丙烯酸2.0～5.0份、氟烯类单体2.0～6.0份、丙烯酸类单体3.0～8.0份、中和剂1.0～2.5份、去离子水40.0～68.0份。2.如权利要求1所述的一种石墨烯-氟改性聚氨酯树脂水性功能涂料，其特征在于：所述的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、苯二亚甲基二异氰酸酯XDI、环己烷二亚甲基二异氰酸酯H6XDI、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯TMXDI中的一种或几种的组合。3.如权利要求1所述的一种石墨烯-氟改性聚氨酯树脂水性功能涂料，其特征在于：所述的多元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、三羟甲基丙烷、甘油、三羟甲基乙烷、季戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一种或几种的组合。4.如权利要求1所述的一种石墨烯-氟改性聚氨酯树脂水性功能涂料，其特征在于：所述的多元胺类扩链剂为乙二胺、己二酸二肼、水合肼、N，N-二羟基(二异丙基)苯胺中的一种或几种的组合。5.如权利要求1所述的一种石墨烯-氟改性聚氨酯树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张武，许钧强，康伦国，姚东生，
申请(专利权)人：合众佛山化工有限公司，韶关市合众化工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44