一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液及其制备方法技术

本发明专利技术属于非金属矿物制品的表面改性及其在高分子材料中的应用技术领域，涉及一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法。包含以下步骤：A、向云母基导电复合粉体材料中喷洒含氯硅烷偶联剂，喷洒完毕后，在80‑100℃的条件下连续搅拌；B、将多元醇和异氰酸酯加入至反应器中，搅拌下加入催化剂，保持反应温度50‑90℃，即制得聚氨酯预聚体；C、在反应温度50‑90℃的条件下，将步骤A所得的氯硅烷改性云母基导电复合材料加入到步骤B制得的聚氨酯预聚体中，搅拌反应；再进行扩链反应，冷却至室温。将本发明专利技术有效解决了聚氨酯复合乳液的稳定性问题，能够有效改善涂层的硬度。

Polyurethane composite emulsion containing mica based conductive material and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液及其制备方法
本专利技术属于非金属矿物制品的表面改性及其在高分子材料中的应用
，涉及一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液及其制备方法。
技术介绍
当今，导电涂料已被广泛用于橡塑材料的表面涂装，通常是向成膜树脂中加入导电材料，使其固化成膜后的涂层具有导电性能。水性聚氨酯具有韧性好、耐磨、黏附力强以及安全、环保等优点而成为可用于橡塑基材表面涂层的一种性能优异的成膜树脂。导电云母是一种具有色浅、质轻、耐腐蚀、导电稳定性好和制造成本低廉等特点的片状导电功能材料，而且特殊的片状结构使其在涂层中易于相互搭接而形成鳞片状导电网络结构。因此，将导电云母添加到聚氨酯体系中制备的导电涂料在抗静电、屏蔽电磁波和防腐等领域有着广泛的应用前景。中国专利公开了一种环保抗静电聚氨酯防腐涂料的制备方法[申请号：201510705291.9]，其技术方案是将导电云母粉与水性聚氨酯乳液辅以其他助剂机械均匀混合而制得。然而，此方案中导电云母未经有机功能化改性，与聚氨酯树脂界面结合性差，从而导致含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液易分层、沉淀等问题，影响乳液储存稳定性和固化后涂层的导电性能。此外，水性聚氨酯固化后的涂层依然存在耐水性和硬度低等缺点，限制了其应用范围。通常采用有机硅对水性聚氨酯进行改性，在一定程度上能改善涂膜的耐水性能，但是对涂膜的硬度等力学性能提高并不明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法，本专利技术的另一目的是提供一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法，包含以下步骤：A、制备氯硅烷改性云母基导电复合材料：室温下，一边搅拌，一边向云母基导电复合粉体材料中喷洒含氯硅烷偶联剂，喷洒完毕后，在80-100℃的条件下连续搅拌，保温反应1-3小时，即得到氯硅烷改性云母基导电复合材料；B、制备聚氨酯预聚体：将多元醇和异氰酸酯加入至反应器中，一边搅拌，一边加入催化剂，保持反应温度50-90℃，搅拌反应0.5-2小时，即制得聚氨酯预聚体；C、制备含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液：在反应温度50-90℃的条件下，将步骤A所得的氯硅烷改性云母基导电复合材料加入到步骤B制得的聚氨酯预聚体中，其中氯硅烷改性云母基导电复合材料与聚氨酯预聚体质量之比为0.08-0.15:1，搅拌反应1-3小时；然后加入扩链剂进行扩链反应，保温反应0.5-2小时，调节体系pH值为7.0-8.5，保持温度不变，继续搅拌反应10-40分钟，冷却至室温，即制得一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液。一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法，包含以下步骤：A、制备氯硅烷改性云母基导电复合材料：室温下，一边搅拌，一边向云母基导电复合粉体材料中喷洒含氯硅烷偶联剂，其中含氯硅烷偶联剂与云母基导电复合粉体质量之比为0.1-0.3:1，喷洒完毕后，在80-100℃的条件下连续搅拌，保温反应1-3小时，即得到氯硅烷改性云母基导电复合材料；B、制备聚氨酯预聚体：将经脱水处理的多元醇和异氰酸酯加入至反应器中，其中多元醇中包含的羟基与异氰酸酯基的摩尔数之比为0.2-0.5:1，一边搅拌，一边加入催化剂，其中催化剂的加入量为0.1-0.3wt％，保持反应温度50-90℃，搅拌反应0.5-2小时，即制得聚氨酯预聚体；C、制备含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液：在反应温度50-90℃的条件下，将步骤A所得的氯硅烷改性云母基导电复合材料加入到步骤B制得的聚氨酯预聚体中，其中氯硅烷改性云母基导电复合材料与聚氨酯预聚体质量之比为0.08-0.15:1，搅拌反应1-3小时；然后加入扩链剂进行扩链反应，其中加入扩链剂的质量与聚氨酯预聚体质量之比为0.002-0.01:1，保温反应0.5-2小时，滴加10％-20wt％的酸性中和剂溶液或碱性中和剂溶液，使得体系pH值为7.0-8.5，保持温度不变，继续搅拌反应10-40分钟，冷却至室温，即制得一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液。在上述的一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法中，在步骤A中，所述的含氯硅烷偶联剂为3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基二甲氧基甲硅烷或3-氯丙基三乙氧基硅烷。在上述的一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法中，在步骤B中，所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸、六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯或间苯二甲基二异氰酸酯。在上述的一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法中，所述的多元醇为其分子量为1000-5000的聚酯二元醇、聚醚二元醇或分子量小于1000的多元醇聚合物。在上述的一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法中，所述的催化剂为叔胺类化合物、有机锡化合物、有机磷、冰醋酸或酚钠。在上述的一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法中，步骤C中，所述的扩链剂为多羟基磺酸钠盐类、多羟基磺酸钾盐类、多羟基羧酸类、多羟基羧酸钠盐类、多羟基羧酸钾盐类、多氨基酚类、多氨基酸类、多氨基羧酸钠盐类、多氨基羧酸钾盐类、多氨基磺酸钠盐类或多氨基磺酸钾盐类化合物。在上述的一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法中，步骤C中，所述的酸性中和剂溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液或乙二酸溶液；所述的碱性中和剂溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水或三乙胺溶液。在上述的一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法中，在步骤A中，所述的云母基导电复合粉体材料为三维凹凸棒石-云母基导电复合材料或凹凸棒石-云母基导电复合材料。其中三维凹凸棒石-云母基导电复合材料的制备方法与中国专利公开的一种三维凹凸棒石-云母基导电复合材料的制备方法[申请号：201710594663.4]相同；凹凸棒石-云母基导电复合材料的制备方法与中国专利公开的一种凹凸棒石-云母基导电复合材料的制备方法[申请号：201710578228.2]相同。根据上述的制备方法制得的含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液。与现有的技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术采用含氯硅烷偶联剂对云母基导电复合材料进行有机功能化改性，并向聚氨酯合成的过程(预聚体)中加入改性导电云母基复合材料，这样做的有益效果在于：1、云母基导电复合材料表面的含氯官能团先与聚氨酯预聚体分子链上的亚氨基发生化学键合作用形成Si-N键，最终在聚氨酯扩链反应中提高云母基导电复合材料与聚氨酯分子链之间的界面结合性能，从而使得含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液不易产生沉淀、分层现象，有效解决了聚氨酯复合乳液的稳定性问题，也间接地改善了聚氨酯涂层的导电等综合应用性能；2、一方面，在聚氨酯分子链中引入了硅烷短分子链，一定程度上改善了聚氨酯固化后涂层的耐水性；另一方面，本专利技术采用的云母基导电复合材料为棒-片状结构凹凸棒石-云本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：/nA、制备氯硅烷改性云母基导电复合材料：室温下，一边搅拌，一边向云母基导电复合粉体材料中喷洒含氯硅烷偶联剂，喷洒完毕后，在80-100℃的条件下连续搅拌，保温反应1-3小时，即得到氯硅烷改性云母基导电复合材料；/nB、制备聚氨酯预聚体：将多元醇和异氰酸酯加入至反应器中，一边搅拌，一边加入催化剂，保持反应温度50-90℃，搅拌反应0.5-2小时，即制得聚氨酯预聚体；/nC、制备含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液：在反应温度50-90℃的条件下，将步骤A所得的氯硅烷改性云母基导电复合材料加入到步骤B制得的聚氨酯预聚体中，其中氯硅烷改性云母基导电复合材料与聚氨酯预聚体质量之比为0.08-0.15:1，搅拌反应1-3小时；然后加入扩链剂进行扩链反应，保温反应0.5-2小时，调节体系pH值为7.0-8.5，保持温度不变，继续搅拌反应10-40分钟，冷却至室温，即制得一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液。/n

【技术特征摘要】
1.一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
A、制备氯硅烷改性云母基导电复合材料：室温下，一边搅拌，一边向云母基导电复合粉体材料中喷洒含氯硅烷偶联剂，喷洒完毕后，在80-100℃的条件下连续搅拌，保温反应1-3小时，即得到氯硅烷改性云母基导电复合材料；
B、制备聚氨酯预聚体：将多元醇和异氰酸酯加入至反应器中，一边搅拌，一边加入催化剂，保持反应温度50-90℃，搅拌反应0.5-2小时，即制得聚氨酯预聚体；
C、制备含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液：在反应温度50-90℃的条件下，将步骤A所得的氯硅烷改性云母基导电复合材料加入到步骤B制得的聚氨酯预聚体中，其中氯硅烷改性云母基导电复合材料与聚氨酯预聚体质量之比为0.08-0.15:1，搅拌反应1-3小时；然后加入扩链剂进行扩链反应，保温反应0.5-2小时，调节体系pH值为7.0-8.5，保持温度不变，继续搅拌反应10-40分钟，冷却至室温，即制得一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液。


2.一种含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
A、制备氯硅烷改性云母基导电复合材料：室温下，一边搅拌，一边向云母基导电复合粉体材料中喷洒含氯硅烷偶联剂，其中含氯硅烷偶联剂与云母基导电复合粉体质量之比为0.1-0.3:1，喷洒完毕后，在80-100℃的条件下连续搅拌，保温反应1-3小时，即得到氯硅烷改性云母基导电复合材料；
B、制备聚氨酯预聚体：将经脱水处理的多元醇和异氰酸酯加入至反应器中，其中多元醇中包含的羟基与异氰酸酯基的摩尔数之比为0.2-0.5:1，一边搅拌，一边加入催化剂，其中催化剂的加入量为0.1-0.3wt％，保持反应温度50-90℃，搅拌反应0.5-2小时，即制得聚氨酯预聚体；
C、制备含云母基导电材料的聚氨酯复合乳液：在反应温度50-90℃的条件下，将步骤A所得的氯硅烷改性云母基导电复合材料加入到步骤B制得的聚氨酯预聚体中，其中氯硅烷改性云母基导电复合材料与聚氨酯预聚体质量之比为0.08-0.15:1，搅拌反应1-3小时；然后加入扩链剂进行扩链反应，其中加入扩链剂的质量与聚氨酯预聚体质量之比为0.002-0.01:1，保温反应0.5-2小时，滴加10％-20wt％的酸性中和剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚超，孟祥远，左士祥，卓仲标，唐骏，李霞章，钱大庆，刘文杰，周铭，
申请(专利权)人：浙江凯色丽科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33