一种羟基、氨基修饰改性的抗爆复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种羟基、氨基修饰改性的抗爆复合材料及其制备方法，属于防腐抗爆材料技术领域，通过将氨基和羟基引入到纳米碳和聚苯胺形成的复合材料中，并且在将氨基和羟基引入到纳米碳和聚苯胺形成的复合材料的过程中，可以实现聚苯胺的二次掺杂和解掺杂，之后再将功能化的纳米碳与二次掺杂态聚苯胺复合材料与聚脲弹性体材料混合，通过将纳米碳与聚苯胺复合材料预先功能化然后再通过物理分散与化学反应相结合的方式将功能化的纳米碳与聚苯胺复合材料接入到抗爆弹性体材料中，避免了通过提高树脂体系中硬段含量来补强材料造成材料低温柔韧性差的缺陷，可用于提升石化企业建筑抗气体爆炸冲击能力，可有效降低石化企业建筑物爆炸冲击伤害。物爆炸冲击伤害。

【技术实现步骤摘要】
一种羟基、氨基修饰改性的抗爆复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及防腐抗爆材料
，尤其涉及一种羟基、氨基修饰改性的抗爆复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来石化企业控制室等人员集中场所防爆问题已经引起了广泛关注。聚脲弹性体对包括金属和非金属在内的基材具有极高的附着力，经过适当的底材处理后，可以和大多数材料结合的很好，如混凝土、钢和铝，形成层状和三明治状的复合结构。
[0003]近年化工企业发生的事故表明，由设备泄漏导致的蒸汽云爆炸(VCE)事故破坏力巨大，往往造成装置附近的人员集中场所人员大量伤亡。但是，中国石化只有少数新建化工企业或装置考虑了人员集中场所的抗爆安全设计，如部分中央控制室或装置控制室采用了抗爆控制室设计，而大部分距离生产装置较近的内部人员集中建筑物如装置控制室、办公楼、外操作室、机柜间等只考虑了防火要求，大部分不满足抗爆要求，不符合国标《石油化工工厂布置设计规范》GB50984
‑
2014和《石油化工企业设计防火标准》GB50160
‑
2018的规定，已成为重大安全隐患，急需治理。由于新建整体抗爆建筑物周期长，成本高，不适用于在役生产装置。具有抗爆功能的弹性体涂层已经被证实能够吸收冲击能量，具有优异的抗爆抗冲击性能，可对建筑物就地实施改造。为此，开发石化企业人员集中建筑物先进抗爆材料与装备，提升石化企业建筑抗气体爆炸冲击能力，可有效降低石化企业建筑物爆炸冲击伤害。
[0004]喷涂聚脲材料因其无溶剂环保，机械强度高，施工快捷等特点在在海底管道、埋地管道防腐、储罐防腐、混凝土防护、防水、军用蒙皮、底盘防护等领域有广泛应用。将其应用于军事抗弹防爆保护材料领域，除需要涂层自身拥有超高的物理强度，更要求其在高速冲击下表现出良好的抗撕裂性能，但常规的聚脲产品很难达到上述要求。目前常规的解决方法是向聚脲树脂体系里增加特种填料或者采用纯聚脲体系并通过增加硬段含量来提高性能。但是填料添加过多，防爆材料在高速冲击下容易造成填料与树脂分离，表现为高速冲击下涂膜强度急剧下降；增加树脂的硬段含量虽然增加了材料的强度，但其硬度也大大提高，导致材料的低温柔韧性变差，低温环境下材料失去抗弹防爆的作用。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种羟基、氨基修饰改性的抗爆复合材料及其制备方法，通过制备功能化的纳米碳材料功能材料并制备聚脲弹性体材料，将功能化材料与聚脲弹性体材料混合得到一种羟基、氨基修饰改性的纳米碳材料与聚苯胺复合材料，将纳米碳材料预先功能化然后再通过物理分散与化学反应相结合的方式将功能化的纳米碳材料接入到抗爆弹性体材料中，由于整个过程中不含非反应型的颜填料，摒弃了填料对材料的物理补强，同时也避免了通过提高树脂体系中硬段含量来补强材料造成材料低温柔韧性差的缺陷，可用于提升石化企业建筑抗气体爆炸冲击能力，可有效降低石化企业建筑物爆炸冲击伤害。
[0006]本专利技术提供的具体技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供的一种羟基、氨基修饰改性的抗爆复合材料包括半预聚体A组分和B组分，其中，所述半预聚体A组分包括如下质量百分比的原料：聚醚二元醇或聚酯二元醇40～60％、多异氰酸酯8～10％、羟基修饰纳米碳与二次掺杂态聚苯胺复合材料30～35％；所述B组分包括如下质量百分比的原料：端氨基聚醚或端羧基聚醚50～70％、二胺扩链剂10～30％、分子筛粉浆料0.5～1％、色浆0.5～1％和氨基修饰纳米碳与本征态聚苯胺和二次掺杂态聚苯胺的复合材料0.1～0.5％，所述聚醚二元醇或聚酯二元醇、所述多异氰酸酯以异氰酸酯封端的半预聚体的形式存在所述半预聚体A组分中，所述纳米碳与二次掺杂态聚苯胺复合材料为石墨烯与本征态聚苯胺的复合物和碳纳米管混合之后经二次掺杂形成的复合材料。
[0008]可选的，所述氨基修饰纳米碳材料与本征态聚苯胺复合材料为所述羟基修饰纳米碳与一次掺杂态聚苯胺复合材料通过引入端氨基聚醚和N,N
‑
二甲基甲酰胺解掺杂形成的复合材料。
[0009]可选的，所述纳米碳包括石墨烯、碳纳米管或石墨烯与碳纳米管组成的复合纳米碳材料。
[0010]可选的，所述多异氰酸酯包括4,4,
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI
‑
100)、2,4,二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4，
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4，4,
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯或萘二异氰酸酯中的至少一种；
[0011]可选的，所述二胺扩链剂包括异佛尔酮二胺、4,4，
‑
双仲丁氨基二环己基甲烷、3，3，
‑
二甲基
‑
4，4，
‑
双仲丁氨基
‑
二环己基甲烷、甲基二乙醇胺、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、4,4'
‑
亚甲基双、4,4
‑
亚甲基双或N,N
’‑
双仲戊基环己烷二胺中的一种或几种。
[0012]第二方面，本专利技术还提供一种制备羟基、氨基修饰改性的抗爆复合材料的方法，所述方法包括：
[0013]步骤1：将石墨烯原料与混酸按0.1:100的质量百分比混合，超声分散均匀后60℃下搅拌6～8h，之后用去离子水进行水洗，水洗至pH＝1时，按照摩尔质量百分比为0.8:1的比例加入苯胺与过硫酸铵，常温下搅拌2h后静置反应12h，之后采用去离子水多次水洗并抽滤直至滤液呈中性，将产物在80℃下干燥，得到目标产物羟基修饰石墨烯与一次掺杂态聚苯胺的复合材料；
[0014]步骤2：向干燥的烧瓶中充入氮气，将0.1份羟基修饰石墨烯与一次掺杂态聚苯胺的复合材料加入烧瓶中，再次抽真空充氮气，加入80～100份N,N
‑
二甲基甲酰胺超声分散2h，之后采用去离子水多次水洗并抽滤直至滤液呈中性，将产物在80℃下干燥，得到目标产物羟基修饰石墨烯与本征态聚苯胺的复合材料；
[0015]步骤3：将0.1～10份的羟基修饰石墨烯与本征态聚苯胺的复合材料和0.1～10份碳纳米管相互混合之后，加入1份丙烯酸及1份偶氮二异丁腈，60℃恒温水浴并搅拌5h，之后采用去离子水多次水洗并抽滤至中性，然后用丙酮多次洗涤并真空抽滤，置于80℃烘箱中烘至恒重得到目标产物羧基修饰纳米碳与二次掺杂态聚苯胺的复合材料；
[0016]步骤4：向干燥的烧瓶中充入N2，将0.1份羧基修饰纳米碳与二次掺杂态聚苯胺的复合材料加入烧瓶中，再次抽真空充氮气，加入80～100份N,N
‑
二甲基甲酰胺后超声分散0.5h，再加入4份端氨基聚醚，在80℃恒温水浴下搅拌12h，之后采用去离子水多次水洗并抽滤至中性，最后用丙酮多次洗涤并真空抽滤，置于80℃烘箱烘至恒重得到目标产物氨基修
饰纳米碳与本征态聚苯胺和二次掺杂态聚苯胺的复合材料，其中，羟基修饰纳米碳与二次掺杂态聚苯胺的复合材料包括羟基修饰石墨烯与二次掺杂态聚苯胺的复合材料、羟基修饰碳纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羟基、氨基修饰改性的抗爆复合材料，其特征在于，所述抗爆复合材料包括半预聚体A组分和B组分，其中，所述半预聚体A组分包括如下质量百分比的原料：聚醚二元醇或聚酯二元醇40～60％、多异氰酸酯8～10％、羟基修饰纳米碳与二次掺杂态聚苯胺复合材料30～35％；所述B组分包括如下质量百分比的原料：端氨基聚醚或端羧基聚醚50～70％、二胺扩链剂10～30％、分子筛粉浆料0.5～1％、色浆0.5～1％和氨基修饰纳米碳与本征态聚苯胺和二次掺杂态聚苯胺的复合材料0.1～0.5％，所述聚醚二元醇或聚酯二元醇、所述多异氰酸酯以异氰酸酯封端的半预聚体的形式存在所述半预聚体A组分中，所述纳米碳与二次掺杂态聚苯胺复合材料为石墨烯与本征态聚苯胺的复合物和碳纳米管混合之后经二次掺杂形成的复合材料。2.根据权利要求1所述的抗爆复合材料，其特征在于，所述氨基修饰纳米碳材料与本征态聚苯胺和二次掺杂态聚苯胺的复合材料为所述羟基修饰纳米碳与二次掺杂态聚苯胺复合材料通过引入端氨基聚醚和N,N
‑
二甲基甲酰胺后部分解掺杂形成的复合材料。3.根据权利要求1所述的抗爆复合材料，其特征在于，所述纳米碳包括石墨烯、碳纳米管或石墨烯与碳纳米管组成的复合纳米碳材料。4.根据权利要求1所述的抗爆复合材料，其特征在于，所述多异氰酸酯包括4,4,
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI
‑
100)、2,4,二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4，
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4，4,
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯或萘二异氰酸酯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的抗爆复合材料，其特征在于，所述二胺扩链剂包括异佛尔酮二胺、4,4，
‑
双仲丁氨基二环己基甲烷、3，3，
‑
二甲基
‑
4，4，
‑
双仲丁氨基
‑
二环己基甲烷、甲基二乙醇胺、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、4,4'
‑
亚甲基双、4,4
‑
亚甲基双或N,N
’‑
双仲戊基环己烷二胺中的一种或几种。6.一种制备羟基、氨基修饰改性的抗爆复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：将石墨烯原料与混酸按0.1:100的质量百分比混合，超声分散均匀后60℃下搅拌6～8h，之后用去离子水进行水洗，水洗至pH＝1时，按照摩尔质量百分比为0.8:1的比例加入苯胺与过硫酸铵，常温下搅拌2h后静置反应12h，之后采用去离...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小刚，王向阳，杜传宝，
申请(专利权)人：青岛海弗莱安全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：