一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法制造技术

本发明专利技术涉及聚酰亚胺‑氰酸酯两性涂料技术领域，且公开了一种石墨烯‑嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，包括以下配方原料：羧基功能化石墨烯、丙烯酰胺‑苯乙烯嵌段共聚物、催化剂、封端剂、引发剂、聚合单体、扩链剂等。该一种石墨烯‑嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料，高化学能的丙烯酰胺‑苯乙烯嵌段共聚物，提升聚氨酯的玻璃化温度，增强了聚氨酯涂料的阻燃性和化学稳定性，并且在聚氨酯界面形成大量的断裂结构和微型裂纹的弹性结构，可以吸收形变过程产生的断裂能，增强了聚氨酯涂料的韧性和弯曲强度，该嵌段共聚物是双亲性聚合物，石墨烯上的亲水性的羧基基团，两者的协同作用增强了聚氨酯涂料的亲水亲油的双亲性。

A graphene block copolymer modified polyurethane amphoteric coating and its preparation

The invention relates to the technical field of polyimide cyanate ester amphoteric coating, and discloses a graphene block copolymer modified polyurethane amphoteric coating and a preparation method thereof, including the following formula raw materials: carboxyl functional fossil graphene, acrylamide styrene block copolymer, catalyst, terminator, initiator, polymerization monomer, chain extender, etc. This kind of graphene block copolymer modified polyurethane amphoteric coating, acrylamide styrene block copolymer with high chemical energy, improves the glass transition temperature of polyurethane, enhances the flame retardancy and chemical stability of polyurethane coating, and forms a large number of fracture structures and elastic structures of micro cracks at the polyurethane interface, which can absorb the fracture energy generated in the deformation process and increase the fracture energy The block copolymer is a amphiphilic polymer and a hydrophilic carboxyl group on graphene. The synergistic effect of the two groups enhances the amphiphilic of the hydrophilic and lipophilic polyurethane coating.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法
本专利技术涉及聚酰亚胺-氰酸酯两性涂料
，具体为一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法。
技术介绍
聚氨酯涂料可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料，双组分聚氨酯涂料由异氰酸酯预聚物和含羟基树脂两部分组成，可分为环氧聚氨酯、丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚醚聚氨酯、聚酯聚氨酯等种类，具有良好的机械性能、较高的固体含量、各方面的性能都比较好，是目前很有发展前途的一类涂料品种，主要应用方向有木器涂料、汽车修补涂料、防腐涂料、地坪漆、电子涂料、特种涂料、聚氨酯防水涂料等。并且目前普通的聚氨酯涂料的的亲水性不好，导致聚氨酯涂料在实际应用过程中在涂层上的附着性较差，降低了其实用性和适用范围，而使用柔性分子改性聚氨酯材料，但是柔性分子在材料中的相容性较差、导致分散不均、降低了材料的力学强度和机械性能。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，解决了普通的聚氨酯涂料的的亲水性不好，导致聚氨酯涂料在实际应用过程中在涂层上的附着性较差的问题，同时又解决了柔性分子改性聚氨酯材料，但是柔性分子在材料中的相容性较差、导致分散不均、降低了材料的力学强度和机械性能的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，包括以下重量份数配比的配方原料：1-4份羧基功能化石墨烯、22-40份丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物、17-22份聚碳酸1,6-己二醇酯二醇、20-24份异佛尔酮二异氰酸酯、0.5-1份催化剂、0.5-1份封端剂、1-3份引发剂、5-7份聚合单体、15-18份扩链剂，制法包括以及以下实验药品：98％的冰醋酸、乙二酸、蒸馏水、二氯甲烷、苯乙烯、十二烷基硫酸钠、丙烯酰胺、无水乙醇、过硫酸钾、甲基丙烯酸甲酯、三乙胺。优选的，所述乙二酸、蒸馏水、二氯甲烷、苯乙烯、十二烷基硫酸钠、丙烯酰胺、无水乙醇、过硫酸钾、甲基丙烯酸甲酯、三乙胺均为化学分析纯。优选的，所述羧基功能化石墨烯通过水热合成法在石墨烯表面和孔隙中引入功能化羧基官能团，制备方法如下：向500mL烧杯中加入200mL蒸馏水，再依次称取66-78份石墨烯和10-14份乙二酸，并缓慢滴加12-20份质量分数为98％的冰醋酸，搅拌均匀后将烧杯中的物料转移进高压水热反应釜中，并置于反应釜加热箱中加热至170-180℃反应20-24h，反应结束后将物料冷却至室温，过滤溶剂得到固体混合物，并通过3000-4000mL蒸馏水洗涤固体物，并置于烘箱中加热至90-95℃干燥水分3-4h，得到羧基功能化石墨烯。优选的，所述丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物为双亲性共聚物，制备方法如下：向2000mL三颈瓶中通入惰性气体N2排出空气，再中加入1000mL蒸馏水，依次称取28-35份丙烯酰胺和55-68份十二烷基硫酸钠加入三颈瓶中，再缓慢滴加3-7份苯乙烯和1-2份过硫酸钾，加三颈瓶置于恒温水浴锅中加热至55-60℃，恒温聚合8-10h后，缓慢加入无水乙醇直至有大量白色沉淀生成，然后将溶液过滤除去溶剂得到白色固体，并用500-800mL无水乙醇洗涤白色固体，并置于烘箱中加热至90-95℃干燥水分5-6h，得到丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物。优选的，所述催化剂为化学分析纯二月桂酸二丁基锡。优选的，所述封端剂为化学分析纯丙二酸酯。优选的，所述引发剂为化学分析纯过硫酸铵。优选的，所述聚合单体为化学分析纯丙烯酸六氟丁酯。优选的，所述扩链剂为化学分析纯2,2-二羟甲基丁酸。优选的，所述羧基化石墨烯-丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物改性有机氟聚氨酯两性涂料，制备方法如下：向2000mL三颈瓶中通入N2排出空气，再加入800mL甲基丙烯酸甲酯作为聚合溶剂，再依次加入17-22份聚碳酸1,6-己二醇酯二醇、20-24份异佛尔酮二异氰酸酯和15-18份扩链剂2,2-二羟甲基丁酸，搅拌均匀后在依次加入0.5-1份催化剂二月桂酸二丁基锡，并将三颈瓶置于恒温水浴锅中加热至85-90℃反应3-4h，再加入0.5-1份封端剂丙二酸酯，对预聚体进行双键封端，然后加入20-30mL的中和剂三乙胺，搅拌中和1-2h，然后向三颈瓶中依次加入1-3份引发剂过硫酸铵和5-7份聚合单体丙烯酸六氟丁酯，进行自由基聚合反应5-8h，反应结束后再向三颈瓶中加入1-4份羧基功能化石墨烯、22-40份丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物，并将三颈瓶置于超声分散仪中，加热70-75℃，超声频率为20KHz，超声处理2-3h，再将三颈瓶置于烘箱中加热至，90-95℃，缓慢蒸发溶剂，控制固液比为25-35％，得到羧基化石墨烯-丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物改性有机氟聚氨酯两性涂料。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：1、该一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，高化学能的丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物改性聚氨酯，提升聚氨酯的玻璃化温度，增强了聚氨酯涂料的阻燃性和化学稳定性，并且丙烯酰胺-苯乙烯嵌段与聚氨酯的界面形成大量的断裂结构和微型裂纹，当外界应力作用到聚氨酯涂料时，断裂结构和微型裂纹的弹性结构可以吸收形变过程产生的断裂能，抑制了就聚氨酯涂料裂纹的二次扩展，有效地增强了聚氨酯涂料的韧性和弯曲强度等机械性能。2、该一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，通过在石墨烯上引入功能化羧基基团，与丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物中的丙烯酰胺上的氨基通过水热法形成微量的酯基，使丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物均匀的负载在石墨烯的表面和孔隙内部，避免了丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物由于分子间作用力团聚形成大颗粒离子，导致丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物失去性能，并且功能化羧基基团与氟化聚氨酯形成非金属共价键作用力，和丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物三者形成三维网状结构，大幅提升了聚氨酯涂料的断裂强度和拉伸强度等力学性能。3、该一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物是双亲性聚合物，与聚氨酯形成共聚体后，使聚氨酯涂料具有亲水亲油的双亲性质，同时石墨烯上的功能化亲水性的羧基基团也大大提高了聚氨酯涂料亲水性，两者的协同作用增强了聚氨酯涂料在实际应用中的的实用性和适用范围。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，包括以下重量份数配比的配方原料：1-4份羧基功能化石墨烯、22-40份丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物、17-22份聚碳酸1,6-己二醇酯二醇、20-24份异佛尔酮二异氰酸酯、0.5-1份催化剂、0.5-1份封端剂、1-3份引发剂、5-7份聚合单体、15-18份扩链剂，制法包括以及以下实验药品：98％的冰醋酸、乙二酸、蒸馏水、二氯甲烷、苯乙烯、十二烷基硫酸钠、丙烯酰胺、无水乙醇、过硫酸钾、甲基丙烯酸甲酯、三乙胺乙二酸、蒸馏水、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，包括以下重量份数配比的配方原料，其特征在于：1-4份羧基功能化石墨烯、22-40份丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物、17-22份聚碳酸1,6-己二醇酯二醇、20-24份异佛尔酮二异氰酸酯、0.5-1份催化剂、0.5-1份封端剂、1-3份引发剂、5-7份聚合单体、15-18份扩链剂，制法包括以及以下实验药品：98％的冰醋酸、乙二酸、蒸馏水、二氯甲烷、苯乙烯、十二烷基硫酸钠、丙烯酰胺、无水乙醇、过硫酸钾、甲基丙烯酸甲酯、三乙胺。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，包括以下重量份数配比的配方原料，其特征在于：1-4份羧基功能化石墨烯、22-40份丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物、17-22份聚碳酸1,6-己二醇酯二醇、20-24份异佛尔酮二异氰酸酯、0.5-1份催化剂、0.5-1份封端剂、1-3份引发剂、5-7份聚合单体、15-18份扩链剂，制法包括以及以下实验药品：98％的冰醋酸、乙二酸、蒸馏水、二氯甲烷、苯乙烯、十二烷基硫酸钠、丙烯酰胺、无水乙醇、过硫酸钾、甲基丙烯酸甲酯、三乙胺。


2.根据权利要求1所述的一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，其特征在于：所述乙二酸、蒸馏水、二氯甲烷、苯乙烯、十二烷基硫酸钠、丙烯酰胺、无水乙醇、过硫酸钾、甲基丙烯酸甲酯、三乙胺均为化学分析纯。


3.根据权利要求1所述的一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，其特征在于：所述羧基功能化石墨烯通过水热合成法在石墨烯表面和孔隙中引入功能化羧基官能团，制备方法如下：
向500mL烧杯中加入200mL蒸馏水，再依次称取66-78份石墨烯和10-14份乙二酸，并缓慢滴加12-20份质量分数为98％的冰醋酸，搅拌均匀后将烧杯中的物料转移进高压水热反应釜中，并置于反应釜加热箱中加热至170-180℃反应20-24h，反应结束后将物料冷却至室温，过滤溶剂得到固体混合物，并通过3000-4000mL蒸馏水洗涤固体物，并置于烘箱中加热至90-95℃干燥水分3-4h，得到羧基功能化石墨烯。


4.根据权利要求1所述的一种石墨烯-嵌段共聚物改性聚氨酯两性涂料及其制法，其特征在于：所述丙烯酰胺-苯乙烯嵌段共聚物为双亲性共聚物，制备方法如下：
向2000mL三颈瓶中通入惰性气体N2排出空气，再中加入1000mL蒸馏水，依次称取28-35份丙烯酰胺和55-68份十二烷基硫酸钠加入三颈瓶中，再缓慢滴加3-7份苯乙烯和1-2份过硫酸钾，加三颈瓶置于恒温水浴锅中加热至55-60℃，恒温聚合8-10h后，缓慢加入无水乙醇直至有大量白色沉淀生成，然后将溶液过滤除去溶剂得到白色固体，并用500-800mL无水乙醇洗涤白色固体，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晓琴，
申请(专利权)人：蒋晓琴，
类型：发明
国别省市：河北;13