一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料及制备方法技术

本发明专利技术提出一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料及制备方法，所述石墨烯涂料由自修复微胶囊、聚四氟乙烯树脂、十二烷基苯磺酸钠改性的石墨烯分散液及添加剂混合制得，所述自修复微胶囊的囊芯为1,4‑丁二醇（BD）、异佛尔酮二异氰酸酯生成的聚氨酯预聚体（IPDI），囊壁为聚氨酯。本发明专利技术提供的户外建筑石墨烯涂料，形成为自修复微胶囊显著提升了涂料的自修复性能和修复效果，并且石墨烯的加入提高了涂料的防腐能力，与含有自修复的微胶囊并用，进一步显著改善了户涂料的综合性能，具有优异的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料及制备方法
本专利技术涉及建筑涂料
，特别是涉及一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料及制备方法。
技术介绍
自修复材料这一概念是由美国军方在20世纪80年代提出的，并很快成为各国研究的热点。自修复防腐涂料是将自修复功能引入到主动防腐涂层中，制备一种在外界环境中能自如地将化学防腐与物理被动防腐结合在一起的涂层。微胶囊自修复技术是将自修复微胶囊埋植于基体中，在基材产生微裂纹及破坏后，埋植于基材中的微胶囊破裂，释放出芯材修复剂及反应催化剂，发生反应完成微裂纹自修复过程。囊芯修复剂主要有：二环戊二烯、环氧树脂、异氰酸酯、聚氨酯、硅氧烷等。异氰酸酯类衍生物在大气环境中通过湿气固化实现涂层修复，具有不需要催化剂及添加剂等优点。目前，国内研究者在自修复涂料方面取得了很大的进展，《中国涂料行业“十三五”发展规划》中强调，研发绿色环境友好型长效防腐涂料及涂层体系方案，推广微胶囊在自修复防腐涂料中应用。但是低官能度异氰酸酯在湿气中固化修复能力有限，修复效率较差，防腐性能低，难以满足各领域的需求，制备具有优异自修复能力的防腐涂料成为研究的重点。中国专利技术专利申请号201610373815.3公开了一种微胶囊型自修复防腐涂料及其制备方法，该涂料由二甲苯、聚氨酯微胶囊、脲醛树脂、邻苯二甲酸二丁酯、聚丙二醇、聚酰胺蜡粉MT6650、缓蚀剂、分散剂和固化剂组成，其制备方法为：先将各组分按顺序搅拌混合均匀，然后再加入固化剂固化，即得到微胶囊型自修复防腐涂料。中国专利技术专利申请号201410427058.4公开了一种自修复防腐涂料及其制备方法。所述自修复防腐涂料由甲组份和乙组份组成，其中，甲组份的组成按质量分数计为：聚二甲基硅氧烷15-25%、聚硫改性环氧树脂35-45%、丙烯酸树脂5-10%、超细茶梗粉末3-5%、颜填料5-10%、自修复微胶囊2-5%、溶剂10-20%、助剂0.3-4%；自修复微胶囊的壁材为脲醛树脂，芯材包含有机锡催化剂；通过加入自修复胶囊，使得涂料在受到刮擦、裂缝时，自修复微胶囊会将其中的芯材释放出来，可自行进行修复。为了解决户外建筑涂料普遍存在的自修复能力有限，自修复效率差，自修复效果不理想，并且反腐能力差等缺陷，有必要提出一种新型户外建筑涂料，在提高自修复能力的同时，有着较好的防腐性能。
技术实现思路
针对现有户外建筑涂料自修复能力有限，修复效率较差，防腐性能不佳，难以满足使用需求的缺陷，本专利技术提出一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料及制备方法，从而提高了涂料的防腐性能，并且有着优异的自修复能力。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料，所述石墨烯涂料由自修复微胶囊、聚四氟乙烯树脂、十二烷基苯磺酸钠改性的石墨烯分散液及添加剂混合制得，所述自修复微胶囊的囊芯为1,4-丁二醇、异佛尔酮二异氰酸酯生成的聚氨酯预聚体，囊壁为聚氨酯。优选的，所述添加剂为润湿剂、分散剂、耦合剂、增稠剂、消泡剂、流平剂、杀菌剂、防静电剂中的一种或两种以上的组合。本专利技术还提供了一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料的制备方法，具体制备方法如下：（1）将异佛尔酮二异氰酸酯加入到反应器中，加热到50-55℃，在磁力搅拌下滴入催化剂，再缓慢滴入1,4-丁二醇和环己酮的混合水溶液，升温至60-65℃反应5-6h，降温到3-8℃冷藏1-2h，得到BD-IPDI囊芯前驱材料；（2）将甲苯二异氰酸酯加入到反应器中，加热到40-45℃，在磁力搅拌下滴入催化剂，再缓慢滴入1,4-丁二醇和环己酮的混合溶液，升温至50-55℃搅拌反应4.5-5h，降温到3-8℃冷藏1-2h，得到BD-TDI囊壁前驱材料；（3）将囊芯和囊壁的前驱材料混合搅拌均匀形成混合液，移至滴液漏斗，同时将乳化剂阿拉伯胶与去离子水配置成溶液，然后将混合液快速滴入溶液中，磁力搅拌2-2.5h形成稳定乳液，接着升温至70-75℃并加入扩链剂，搅拌反应形成稳定的悬浮液，过滤，洗涤，干燥，得到以聚氨酯为囊壁，1,4-丁二醇、异佛尔酮二异氰酸酯生成的聚氨酯预聚体为囊芯的自修复微胶囊；（4）将自修复微胶囊加入聚四氟乙烯树脂中，加入质量浓度为40-50%的十二烷基苯磺酸钠改性的石墨烯分散液、添加剂，混合均匀，制得自修复防腐户外建筑石墨烯涂料。优选的，步骤（1）中所述囊芯前驱材料反应体系中，水、1,4-丁二醇、环己酮、异佛尔酮二异氰酸酯、催化剂的质量比例为100:30-40:25-35:30-40:2-4。优选的，步骤（2）中所述囊壁前驱材料反应体系中，水、1,4-丁二醇、环己酮、甲苯二异氰酸酯、催化剂的质量比例为100:30-40:25-35:30-40:2-4。优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。优选的，步骤（3）中所述自修复微胶囊中，去离子水、乳化剂、囊芯前驱材料、囊壁前驱材料、扩链剂的质量比例为100:2-6:30-40:30-40:3-6。优选的，步骤（3）中所述乳化剂为阿拉伯胶。优选的，步骤（3）中所述扩链剂为多元醇，进一步优选的，所述多元醇为季戊四醇、甘油、三羟甲基乙烷、木糖醇、山梨醇中的一种或两种以上的组合物。优选的，步骤（4）中所述涂料中，聚四氟乙烯树脂、自修复微胶囊、十二烷基苯磺酸钠改性的石墨烯分散液、添加剂的质量比例为100:5-10:30-50:3-10。现有户外建筑涂料自修复能力有限，防腐性能差的缺陷，限制了其应用。鉴于此，本专利技术提出一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料及制备方法，方法采用囊芯材料为聚氨酯预聚体中的活泼-NCO基团与湿气中含活泼氢的H2O分子反应生成脲键结构固化从而达到自修复的目的，采用多官能度的聚氨酯预聚体来提高其自修复能力，采用芳香族与非芳香族异氰酸酯分子与醇反应速度差异制备自修复微胶囊。在该材料中，通过使用芳香族甲苯二异氰酸酯（TDI）反应速度远比非芳香族异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）快，在稳定乳液中滴加入多元醇扩链剂时，含芳香族TDI的囊壁材料反应生成聚氨酯，含非芳香族IPDI生成聚氨酯预聚体作为囊芯材料被包覆在内，微胶囊囊芯材料中，含有多官能度的聚氨酯预聚体分子含有更多的修复官能团，即-NCO基团，当该微胶囊的囊壁破裂时，囊芯中含有活泼的-NCO基团，暴露于空气中吸附有湿汽时，该囊芯中的-NCO和H2O反应，生成脲键结构，同时释放出气体分子CO2而固化，填补裂纹，通过这种固化方式达到自修复的目的。同时石墨烯的加入提高了该涂料的防腐能力。本专利技术提出一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、本专利技术采用囊芯材料为聚氨酯预聚体中的活泼-NCO基团与湿气中含活泼氢的H2O分子反应生成脲键结构固化，可达到自修复目的，并且采用多官能度的聚氨酯预聚体来提高其自修复能力，采用芳香族与非芳香族异氰酸酯分子与醇反应速度差异制备自修复微胶囊，使得涂料的自修复效率高，效果好。2、本专利技术中在制备通过加入石墨烯，提高了涂料的防腐能力，与含有自修复的微胶囊并用，进一步显著改善了户涂料的防腐性能。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料，其特征在于，所述石墨烯涂料由自修复微胶囊、聚四氟乙烯树脂、十二烷基苯磺酸钠改性的石墨烯分散液及添加剂混合制得，所述自修复微胶囊的囊芯为1,4‑丁二醇、异佛尔酮二异氰酸酯生成的聚氨酯预聚体，囊壁为聚氨酯。

【技术特征摘要】
1.一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料，其特征在于，所述石墨烯涂料由自修复微胶囊、聚四氟乙烯树脂、十二烷基苯磺酸钠改性的石墨烯分散液及添加剂混合制得，所述自修复微胶囊的囊芯为1,4-丁二醇、异佛尔酮二异氰酸酯生成的聚氨酯预聚体，囊壁为聚氨酯。2.根据权利要求1所述的一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料，其特征在于，所述添加剂为润湿剂、分散剂、耦合剂、增稠剂、消泡剂、流平剂、杀菌剂、防静电剂中的一种或两种以上的组合。3.如权利要求1-2任一权项所述的一种自修复防腐户外建筑石墨烯涂料的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：（1）将异佛尔酮二异氰酸酯加入到反应器中，加热到50-55℃，在磁力搅拌下滴入催化剂，再缓慢滴入1,4-丁二醇和环己酮的混合水溶液，升温至60-65℃反应5-6h，降温到3-8℃冷藏1-2h，得到BD-IPDI囊芯前驱材料；（2）将甲苯二异氰酸酯（TDI）加入到反应器中，加热到40-45℃，在磁力搅拌下滴入催化剂，再缓慢滴入1,4-丁二醇和环己酮的混合溶液，升温至50-55℃搅拌反应4.5-5h，降温到3-8℃冷藏1-2h，得到BD-TDI囊壁前驱材料；（3）将囊芯和囊壁的前驱材料混合搅拌均匀形成混合液，移至滴液漏斗，同时将乳化剂阿拉伯胶与去离子水配置成溶液，然后将混合液快速滴入溶液中，磁力搅拌2-2.5h形成稳定乳液，接着升温至70-75℃并加入扩链剂，搅拌反应形成稳定的悬浮液，过滤，洗涤，干燥，得到以聚氨酯为囊壁，1,4-丁二醇、异佛尔酮二异氰酸酯生成的聚氨酯预聚体为囊芯的自修复微胶囊；（4）将自修复微胶囊加入聚四氟乙烯树脂中，加入质量浓度为40-50%的十二烷基苯磺酸钠改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51