一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料及其制法制造技术

本发明专利技术涉及聚氨酯材料技术领域，且公开了一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，包括以下配方原料及组分：改性氧化石墨烯、氟化端羟基硅油、聚酯多元醇、4,4'‑二异氰酸基‑3,3'‑二甲基联苯、1,4‑丁二醇、二月桂酸二丁基锡、2,2‑二羟甲基丙酸。该一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，长氟化烷基链的氟化端羟基硅油，引入到聚氨酯分子链中，得到氟化硅油改性聚氨酯，全氟烷基链和线性聚硅氧烷赋予了聚氨酯优异的超疏水性能，改性石墨烯的酰氯基团与氟化端羟基硅油的氨基进行酯化反应，通过化学键结合的方法，将石墨烯和聚氨酯有机结合，改善了石墨烯与聚氨酯的分散性和相容性，提高了聚氨酯涂层的疏水性、阻隔性能和防腐性能。

A graphene modified polyurethane super hydrophobic anticorrosive material and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料及其制法
本专利技术涉及聚氨酯材料
，具体为一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料及其制法。
技术介绍
超疏水涂层与水接触角很多，滚动角很小，可以使水滴在涂层表面无法附着而滑落，表面的灰尘和污垢可以溶解在水中，随着水滴的滑落而带走灰尘和污垢，赋予涂层自清洁功能，超疏水涂层具有特殊的润湿性能和优异的自清洁性能，在防污、防雨雪、海洋防腐等领域有着广阔的应用前景，金属等材料在周围介质的化学或电化学作用下，以及物理、机械或生物学因素的共同作用下对金属等材料产生的破坏的过程叫做腐蚀，金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，腐蚀所生成的化合物不稳定，容易挥发或溶解，与金属结合不牢固，腐蚀产物会发生脱落，进一步破坏金属等材料。聚氨酯可以分为聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯，可以制成聚氨酯塑料、聚氨酯涂料、聚氨酯纤维和聚氨酯橡胶等材料，具有良好的稳定性、耐化学性、回弹性和机械性能，广泛应用于家居、建筑、日用品、交通域、家电领域等，但是目前普通的聚氨酯涂料涂层不具有超疏水性能，并且防腐性能较差，石墨烯具有纳米片层形貌和疏水性能，可以作为填料填充进涂料的孔隙中，起到物理隔绝层和阻隔氧气和水分子效果，同时石墨烯具有优异的导电性能，可以将铁基金属材料中Fe原子失去的电子传到涂层的表面，从而避免了Fe3+的沉淀，抑制阳极反应的进行，降低电化学的腐蚀速度，在防化学腐蚀和防电化学腐蚀中具有重要的作用，而石墨烯等纳米碳材料的粒子间，具有很强的范德华力，导致石墨烯在聚氨酯中的分散性很差，在涂层中很容易结块和团聚，影响聚氨酯涂层的耐磨性和拉伸强度等机械性能。(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改性聚氨酯超疏水防腐材料及其制法，解决了聚氨酯涂层的超疏水性能和防腐性能较差的问题，同时解决了石墨烯在聚氨酯中的分散性很差的问题。(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：一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：1-4份改性氧化石墨烯、3-7份氟化端羟基硅油、40-58份聚酯多元醇、30-34份4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯、3-6份1,4-丁二醇、2-4份二月桂酸二丁基锡、3-5份2,2-二羟甲基丙酸。优选的，所述改性石墨烯制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入乙醇溶剂和羧基化石墨烯，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理然后加入SOCl2，将反应瓶油浴锅中，加热至50-70℃，匀速搅拌反应5-10h，将反应减压蒸馏除去溶剂，使用乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到酰氯化的改性石墨烯。优选的，所述羧基化石墨烯和SOCl2的质量比为1:30-50。优选的，所述油浴锅包括锅体、锅体的内部固定连接有保温内胆，锅体的右上侧设置有插孔，锅体内部的上侧固定连接有滑轨，滑轨与滑轮活动连接，滑轮活动连接有活动遮板，活动遮板的右侧设置有插销，活动遮板的上表面固定连接有把手，锅体的内部固定连接有导轨，导轨活动连接有导轮，导轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节圈，调节圈与固定夹夹固定连接，锅体的内部设置有油浴器皿，油浴内设置有加热圈。优选的，所述氟化端羟基硅油制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入蒸馏水、八甲基环四硅氧烷和乳化剂进行高速乳化过程，加入催化剂，将反应瓶置于油浴锅中，加热至75-100℃，匀速搅拌反应10-15h，再加入硅烷偶联剂，升温至90-120℃，匀速搅拌反应12-18h，将溶液冷却至室温，加入醋酸调节溶液pH至中性，将溶液加入蒸馏水进行离心洗涤除去杂质，制备得到氨基化双端羟基硅油。(2)向反应瓶中通入氮气排出空气，加入甲苯溶剂、氨基化双端羟基硅油和1H,1H,2H,2H-全氟癸基丙烯酸酯，将反应瓶置于油浴锅中，加热至80-100℃，匀速搅拌反应8-15h，将溶液真空干燥除去溶剂，加入蒸馏水进行离心洗涤除杂过程，制备得到氟化端羟基硅油。优选的，所述步骤(1)中的催化剂为四甲基氢氧化铵，硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，八甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.05-0.08:0.2-0.4。优选的，所述步骤(2)中的氨基化双端羟基硅油和1H,1H,2H,2H-全氟癸基丙烯酸酯的质量比为1:0.3-0.6。优选的，所述石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入40-58份聚酯多元醇和30-34份4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯，搅拌均匀后加入3-7份氟化端羟基硅油，将反应瓶置于油浴锅中，在85-100℃下匀速搅拌反应2-3h，将温度降至65-75℃，加入3-5份2,2-二羟甲基丙酸，匀速搅拌反应1-2h，再加入3-6份1,4-丁二醇和2-4份二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌反应1-2h，将温度降至45-55℃，加入丙酮溶剂进行稀释，再加入1-4份改性氧化石墨烯，匀速搅拌反应3-6h，加入三乙胺调节溶液pH至中性，将溶液倒入成膜模具中固化成膜，制备得到石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料。(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：该一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，以四甲基氢氧化铵为催化剂，将八甲基环四硅氧烷开环反应生产单羟基硅油、再与3-氨基丙基三乙氧基硅烷反应，得到链状结构的氨基化双端羟基硅油，氨基再与1H,1H,2H,2H-全氟癸基丙烯酸酯中的烯基进行迈克尔加成反应，通过调控1H,1H,2H,2H-全氟癸基丙烯酸酯的量，实现部分氨基加成，得到长氟化烷基链的氟化端羟基硅油。该一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，以40-58份聚酯多元醇和4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯为单体，将氟化端羟基硅油加入到聚氨酯分子链中，得到氟化硅油改性聚氨酯，氟化硅油中的全氟烷基链和线性聚硅氧烷具有很强的疏水性能，赋予了聚氨酯优异的超疏水性能，将羧基化石墨烯酰氯化，以其为交联中性，酰氯基团与氟化端羟基硅油剩下的氨基进行酯化反应，形成稳定酯基基团，通过化学键结合的方法，将石墨烯和聚氨酯有机结合，大幅改善了石墨烯与聚氨酯的分散性和相容性，避免石墨烯分散不均匀而结块和团聚，导致聚氨酯涂层耐磨性能和拉伸强度等机械性能受到影响的情况，同时分散均匀的石墨烯大幅提高了聚氨酯涂层的疏水性和阻隔性能，增强了聚氨酯的防化学腐蚀和防电化学腐蚀的性能。附图说明图1是油浴锅锅体俯视示意图；图2是油浴锅活动遮板调节示意图；图3是油浴锅内部示意图；图4是移动杆放大示意图；图5是移动杆调节示意图。1、锅体；2、保温内胆；3、插孔；4、滑轨；5、滑轮；6、活动遮板；7、插销；8、把手；9、导轨；10、导轮；11、移动杆；12、调节圈；13、固定夹；14、油浴器皿；15、加热圈。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，包括以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：1-4份改性氧化石墨烯、3-7份氟化端羟基硅油、40-58份聚酯多元醇、30-34份4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯、3-6份1,4-丁二醇、2-4份二月桂酸二丁基锡、3-5份2,2-二羟甲基丙酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：1-4份改性氧化石墨烯、3-7份氟化端羟基硅油、40-58份聚酯多元醇、30-34份4,4'-二异氰酸基-3,3'-二甲基联苯、3-6份1,4-丁二醇、2-4份二月桂酸二丁基锡、3-5份2,2-二羟甲基丙酸。


2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，其特征在于：所述改性石墨烯制备方法包括以下步骤：
(1)向乙醇溶剂中加入羧基化石墨烯，将溶液进行超声分散处理后加入SOCl2，在油浴锅中加热至50-70℃，反应5-10h，除去溶剂，洗涤并干燥，制备得到酰氯化的改性石墨烯。


3.根据权利要求2所述的一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，其特征在于：所述羧基化石墨烯和SOCl2的质量比为1:30-50。


4.根据权利要求2所述的一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，其特征在于：所述油浴锅包括锅体、锅体的内部固定连接有保温内胆，锅体的右上侧设置有插孔，锅体内部的上侧固定连接有滑轨，滑轨与滑轮活动连接，滑轮活动连接有活动遮板，活动遮板的右侧设置有插销，活动遮板的上表面固定连接有把手，锅体的内部固定连接有导轨，导轨活动连接有导轮，导轮与移动杆活动连接，移动杆的一端活动连接有调节圈，调节圈与固定夹夹固定连接，锅体的内部设置有油浴器皿，油浴内设置有加热圈。


5.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性聚氨酯超疏水防腐材料，其特征在于：所述氟化端羟基硅油制备方法包括以下步骤：
(1)向蒸馏水中加入八甲基环四硅氧烷和乳化剂，进行高速乳化过程，加入催化剂，在油浴锅中加热至75-100℃，反应10-15h，再加入硅烷偶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建伟，
申请(专利权)人：杨建伟，
类型：发明
国别省市：浙江;33