一种石墨烯‑有机硅改性聚氨酯水性涂料制造技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯‑有机硅改性聚氨酯水性涂料，其成分由硅改性石墨烯聚氨酯树脂、丙二醇单丁醚、流平剂、防水剂、分散剂、消泡剂、润湿剂和去离子水组成；其中，所述的硅改性石墨烯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、有机硅、石墨烯、中和剂和去离子水组成通过反应制得；本发明专利技术制得的一种石墨烯‑有机硅改性聚氨酯水性涂料，具有交联密度高，硬度高，机械性能好；优异的防水性能、耐腐蚀性能、抗静电性能、耐高温性能、耐老化性能以及耐化学品性能，可用于水泥混凝土、金属、木材等结构的防护。

A graphene silicone modified polyurethane aqueous coating

The invention relates to a graphene silicone modified polyurethane aqueous coating composition, which consists of silicon and graphene modified polyurethane resin, propylene glycol monobutyl ether, leveling agent, waterproofing agent, dispersing agent, defoaming agent, wetting agent and deionized water; wherein, the silicon modified polyurethane graphene the resin of a polyisocyanate, a polyol, polyamine chain extender, polyol ester, dimethylol propionic acid, organic silicon, graphene, neutralizing agent and deionized water prepared by reaction; a graphene prepared by the invention silicone modified polyurethane aqueous coating has high crosslinking density, high hardness. Good mechanical properties; excellent waterproof performance, corrosion resistance, antistatic property, high temperature resistance, aging resistance and chemical resistance, can be used for cement concrete, metal and wood structure Protection.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改性聚氨酯树脂水性涂料，尤其涉及到具有防静电、高硬度、耐磨、防腐、耐紫外线的一种石墨烯-有机硅改性聚氨酯水性涂料，属于水性功能涂料

技术介绍
随着人们环保意识的增强，材料安全问题越加重视，对包装复合用粘合剂、皮革涂层、木器涂料等提出越来越高的标准与要求。传统溶剂型聚氨酯涂料中含有较多的可挥发性有机物，无论是在生产还是在其成膜过程中其稀释剂大量挥发，这给生产工人以及生态环境带来严重的影响，水性聚氨酯是采用水作为分散介质的聚氨酯乳液，除具有溶剂型聚氨酯优异性能外，还具有使用简单、无毒、无环境污染等优点，其产品成功应用于轻纺、建筑物、各类五金件、工业制品、皮革、木材、金属防护等行业。但是由于水性聚氨酯采用水作为溶剂，介质水的表面张力较大，使得其成膜过程中表面铺展较差、干燥时间长，力学性能低等缺点，而促使水性聚氨酯稳定分散在介质水中的亲水性基团，会引起水性聚氨酯成膜耐水性差且易吸水，造成涂膜易起泡。有机硅聚合物耐高低温性优异，耐紫外线、耐氧化降解，具有低表面能和很好的疏水性。由于普通的聚氨酯树脂结构中不含Si-O键，而且耐老化性、自洁功能也比较差，而有机硅分子中的Si-O具有高键能，而本专利技术在聚氨酯树脂中引入有机硅，其Si-O键的牢固程度要远高于C-C、C-O键。经过有机硅改性的聚氨酯弹性体，不会因户外高、低温气候等环境改变而褪色、发硬、发软等现象，即使在强紫外线、臭氧、雨水及高温差等气候环境下依然能长期保持其鲜艳的色彩，外观结构特征恒久稳定不变，耐磨性能满足长期高使用频率的需要。石墨烯被誉为“黑金”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。而石墨稀是一种由单层sp2杂化碳原子组成的二维片状材料，其特殊的结构决定了它具有奇特的电学性能、良好的力学性能、优异的物理机械性能以及气体阻隔性能，石墨经由强氧化剂氧化后可以制备成氧化石墨，氧化石墨片层含有大量的羟基等，具有较高的比表面积。石墨烯经过氧化，其π-π共轭结构遭到了破坏，片层容易剥离，因此氧化石墨烯很容易的在水溶液中能均一稳定的氧化石墨烯水溶液，这为石墨烯改性水性聚氨酯树脂提供了天然条件。
技术实现思路
本专利技术结合石墨烯与有机硅的特殊性能开发出一种环境友好型的石墨烯-有机硅改性聚氨酯水性涂料，使其兼备高的漆膜硬度、良好的防静电性、耐老化、耐磨、耐紫外线以及抗腐蚀等性能。本专利技术结合聚氨酯树脂的优点，在其树脂分子中引入石墨烯和硅元素对其进行改性；由于Si-O键的稳定存在，可以提高涂料的硬度、耐候性、耐磨性、耐臭氧以及耐紫外线等，石墨烯的引入有利于涂层的防静电和防腐蚀性能，有效改善了水性聚氨酯树脂涂料性能的不足。本专利技术的目的旨在提供一种石墨烯-有机硅改性聚氨酯水性涂料。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-有机硅改性聚氨酯水性涂料，按重量百分比计，其组成为：石墨烯-有机硅改性水性聚氨酯树脂68.0～80.0份、丙二醇单丁醚3.0～8.0份、流平剂0.5～1.5份、防水剂0.5～1.0份、分散剂0.5～1.0份、消泡剂0.5～1.0份、润湿剂0.2～0.6份、去离子水10.0～30.0份。本专利技术所述的石墨烯-有机硅改性聚氨酯，基于申请的专利技术专利“一种石墨烯-有机硅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、有机硅、石墨烯、中和剂、去离子水通过化学反应制得。所述的石墨烯-有机硅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2.0～7.0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1.5～4.5份、有机硅1.0～5.0份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1份、石墨烯0.5～2.5份、丙酮4.0～10.0份、中和剂1.0～3.0份、去离子水48.0～68.0份。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。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，所述的石墨烯为Hummers法制备的氧化石墨烯。所述的有机硅为羟基封端的聚二甲基硅氧烷、羟烃基封端的聚二甲基硅氧烷和羟基聚醚封端的聚二甲基硅氧烷中的一种或几种的组合。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、水合肼、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。本专利技术制得的一种石墨烯-有机硅改性聚氨酯水性涂料，具有交联密度高，硬度高，机械性能好；优异的防水性能、耐腐蚀性能、抗静电性能、耐高温性能、耐老化性能以及耐化学品性能。具体实施方式下面结合实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。实施例1一种石墨烯-有机硅改性水性聚氨酯树脂，其制备工艺如下：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，依次加入丁二醇3.5份、甘油2.5份、石墨烯1.5份、聚四氢呋喃多元醇7.0份、二羟甲基丙酸2.8份，加热升温至95～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；b、降温至60～70℃加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷2.2份，滴加异佛尔酮二异氰酸酯18.0份，在0.5～1h内滴加完毕；然后滴加二月桂酸二丁基锡0.05份，升温至80～82℃反应2～2.5h，补加丙酮7.0份，测定NCO值，当测定的值与理论设计值接近时终止反应；c、继续搅拌将温度降至40℃以下，缓慢滴加中和剂三乙胺2.1份，继续搅拌反应10～20min，加入计算量的水52.35份，继续搅拌15min，在搅拌条件下加入乙二胺1.0份，高速搅拌分散1h，然后低速搅拌0.5h，减压下蒸脱丙酮，即制得一种石墨烯-有机硅改性水性聚氨酯树脂A。实施例2一种石墨烯-有机硅改性水性聚氨酯树脂，其制备工艺如下：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，依次加入丁二醇3.0份、三羟甲基丙烷1.5份、石墨烯1.5份、聚四氢呋喃多元醇6.0份、二羟甲基丙酸2.6份，加热升温至95～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；b、降温至60～70℃加入羟基封端的聚二甲基硅氧烷2.0份，滴加六亚甲基二异氰酸酯16.0份，在0.5～1h内滴加完毕；然后滴加二月桂酸二丁基锡0.05份，升温至80～82℃反应2～2.5h，补加丙酮6.0份，测定NCO值，当测定的值与理论设计值接近时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯‑有机硅改性聚氨酯水性涂料，其特征在于：所述的石墨烯‑有机硅改性聚氨酯水性涂料，按重量百分比计，其组成为：石墨烯‑有机硅改性水性聚氨酯树脂68.0～80.0份、丙二醇单丁醚3.0～8.0份、流平剂0.5～1.5份、防水剂0.5～1.0份、分散剂0.5～1.0份、消泡剂0.5～1.0份、润湿剂0.2～0.6份、去离子水10.0～30.0份；其中，所述的石墨烯‑有机硅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、有机硅、石墨烯、中和剂、去离子水通过化学反应制得。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-有机硅改性聚氨酯水性涂料，其特征在于：所述的石墨烯-有机硅改性聚氨酯水性涂料，按重量百分比计，其组成为：石墨烯-有机硅改性水性聚氨酯树脂68.0～80.0份、丙二醇单丁醚3.0～8.0份、流平剂0.5～1.5份、防水剂0.5～1.0份、分散剂0.5～1.0份、消泡剂0.5～1.0份、润湿剂0.2～0.6份、去离子水10.0～30.0份；其中，所述的石墨烯-有机硅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、有机硅、石墨烯、中和剂、去离子水通过化学反应制得。2.如权利要求1所述的一种石墨烯-有机硅改性聚氨酯水性涂料，其特征在于：所述的石墨烯-有机硅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2.0～7.0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1.5～4.5份、有机硅1.0～5.0份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.1份、石墨烯0.5～2.5份、丙酮4.0～10.0份、中和剂1.0～3.0份、去离子水48.0～68.0份。3.如权利要求2所述的一种石墨烯-有机硅改性聚氨酯水性涂料，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：康伦国，
申请(专利权)人：康伦国，
类型：发明
国别省市：广东;44