改性水性聚氨酯浆料、涂层及其制备方法技术

本申请涉及涂层材料技术领域，特别涉及一种改性水性聚氨酯浆料、涂层及其制备方法。浆料包括氧化石墨烯、水性聚氨酯和L

【技术实现步骤摘要】
改性水性聚氨酯浆料、涂层及其制备方法


[0001]本申请涉及涂层材料
，特别涉及一种改性水性聚氨酯浆料、涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]随涂层材料技术发展，印花涂层树脂的应用已由水性丙烯酸树脂、溶剂型聚氨酯树脂发展为水性聚氨酯树脂。因其绿色环保、不涉及有毒溶剂、使用工艺简单、综合性能良好等特点，被广泛应用于织物、鞋面、电子产品、包装和食品药物等领域。然而，由于水性聚氨酯的耐水洗和耐溶剂性比溶剂型聚氨酯差，导致其印花涂层在耐磨性能、自清洁及防粘黏等方面弱于溶剂型聚氨酯，限制了其在功能性涂层产品中的应用和使用效果。
[0003]现有技术中，通常采用环氧树脂、有机硅或丙烯酸酯改性的氧化石墨烯与聚氨酯进行反应或复合，以对水性聚氨酯材料进行优化，改善其涂层性能。然而由于环氧树脂、有机硅或丙烯酸酯等的空间位阻较大，很难保证聚氨酯的分子量范围均一，易导致产品性能不稳定等问题，良品率低。并且，通过氧化石墨烯改性聚氨酯涂层产品，产品强度和耐磨性等性能提升较小，无法满足实际需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述问题，本申请提供一种改性水性聚氨酯浆料、涂层及其制备方法，具体技术方案如下：
[0005]一方面，本申请提供一种改性水性聚氨酯材料，所述改性水性聚氨酯浆料包括氧化石墨烯、水性聚氨酯和L
‑
抗坏血酸，所述氧化石墨烯固含在所述改性水性聚氨酯浆料中的重量占比、所述氧化石墨烯固含和所述L
‑
抗坏血酸间的质量比、以及所述氧化石墨烯的二次粒径分布参数满足下述关系式：0.01％≤C/B*D≤0.50％；
[0006]其中，C为所述重量占比，B为所述质量比，D为所述二次粒径分布参数。
[0007]具体的，所述二次粒径分布参数采用下述公式获取，D＝[(D1
‑
D3)/D2]；
[0008]其中，D1表征所述氧化石墨烯在溶剂中累计体积占比达到第一预设占比时所对应的片径，D2表征所述氧化石墨烯在溶剂中累计体积占比达到第二预设占比时所对应的片径，D3表征所述氧化石墨烯在溶剂中累计体积占比达到第三预设占比时所对应的片径，所述第一预设占比、所述第二预设占比和所述第三预设占比依次递减；
[0009]优选地，所述第一预设占比为90％，所述第二预设占比为50％，所述第三预设占比为10％。
[0010]具体的，所述氧化石墨烯在所述涂层材料中的重量占比、所述氧化石墨烯和所述L
‑
抗坏血酸间的质量比、以及所述氧化石墨烯的二次粒径分布参数满足0.04％≤C/B*D≤0.40％。
[0011]具体的，所述氧化石墨烯在所述涂层材料中的重量占比为0.05％≤C≤2.0％。
[0012]具体的，所述水性聚氨酯涂层中氧化石墨烯与L
‑
抗坏血酸间的质量比为2≤B≤
20。
[0013]具体的，所述氧化石墨烯的二次粒径分布参数为1.2≤D≤5。
[0014]具体的，所述氧化石墨烯的片径D1为0.6≤D1≤24μm；
[0015]优选地，所述氧化石墨烯的片径D2为0.4≤D2≤6μm。
[0016]优选地，所述氧化石墨烯的片径D3为0.01≤D3≤0.05μm。
[0017]具体的，所述氧化石墨烯为质量百分比为1～5％的氧化石墨烯水基浆料。
[0018]优选地，所述L
‑
抗坏血酸为浓度为1％～10％的L
‑
抗坏血酸水溶液。
[0019]优选地，所述水性聚氨酯固含为20％
‑
60％。
[0020]另一方面，本申请提供一种改性水性聚氨酯涂层的制备方法，所述方法包括：
[0021]S1：将氧化石墨烯加入水性聚氨酯溶液中，分散一定时间，得到氧化石墨烯/聚氨酯分散液；
[0022]S2：在氧化石墨烯/聚氨酯分散液中加入L
‑
抗坏血酸溶液，分散均匀，得到改性水性聚氨酯浆料；
[0023]S3：对改性水性聚氨酯浆料进行固化处理，并反复印刷至预设厚度，得到初始改性聚氨酯涂层；
[0024]S4：将初始改性聚氨酯涂层置于恒温恒湿环境中还原2h～6h，得到改性水性聚氨酯涂层；
[0025]其中，所述氧化石墨烯固含在所述改性水性聚氨酯浆料中的重量占比、所述氧化石墨烯固含和所述L
‑
抗坏血酸间的质量比、以及所述氧化石墨烯的二次粒径分布参数满足下述关系式：0.01％≤C/B*D≤0.50％，C为所述重量占比，B为所述质量比，D为所述二次粒径分布参数。
[0026]另一方面，本申请提供一种改性水性聚氨酯涂层，所述改性水性聚氨酯涂层的制备原料包括如上所述的改性水性聚氨酯材料或由上述制备方法制得。
[0027]基于上述技术方案，本申请具有以下有益效果：
[0028]通过合理设置氧化石墨烯的含量、片径分布、氧化石墨烯与L
‑
抗坏血酸的比例、以及上述各参数间的关联关系，同步优化氧化石墨烯在浆料中的分散性和还原性，能够显著提升由该浆料制备的改性水性聚氨酯涂层的耐磨性、耐弯折性、自清洁及粘黏性等特性，避免涂层间粘黏。具体的，涂层产品的极限耐磨次数可达3万次以上，横向极限耐折次数可达6.8万次以上，接触角达到40以上，且表面电阻可达到2.9*109以下。同时，涂层产品具有较高的材料表面接触角，具有良好的疏水性，不易沾染灰尘等，实现涂层自洁。L
‑
抗坏血酸同时起到还原剂和封端剂作用，协同实现优化分散和还原的同时，空间位阻较小，能够确保浆料中改性聚氨酯分子量的均一性，进而提高产品性能稳定性。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0030]图1为本申请实施例提供的改性水性聚氨酯涂层的制备方法的流程图；
[0031]图2为实施例2中使用的氧化石墨烯和改性水性聚氨酯涂层的Raman图谱。
具体实施方式
[0032]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033]对于以下定义的术语，除非在权利要求书或本说明书中的其他地方给出一个不同的定义，否则应当应用这些定义。所有数值无论是否被明确指示，在此均被定义为由术语“约”修饰。术语“约”大体上是指一个数值范围，本领域的普通技术人员将该数值范围视为等同于所陈述的值以产生实质上相同的性质、功能、结果等。由一个低值和一个高值指示的一个数值范围被定义为包括该数值范围内包括的所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性水性聚氨酯材料，其特征在于，所述改性水性聚氨酯浆料包括氧化石墨烯、水性聚氨酯和L
‑
抗坏血酸，所述氧化石墨烯固含在所述改性水性聚氨酯浆料中的重量占比、所述氧化石墨烯固含和所述L
‑
抗坏血酸间的质量比、以及所述氧化石墨烯的二次粒径分布参数满足下述关系式：0.01％≤C/B*D≤0.50％；其中，C为所述重量占比，B为所述质量比，D为所述二次粒径分布参数。2.根据权利要求1中所述的改性水性聚氨酯浆料，其特征在于，所述二次粒径分布参数采用下述公式获取：D＝[(D1‑
D3)/D2]；其中，D1表征所述氧化石墨烯在溶剂中累计体积占比达到第一预设占比时所对应的片径，D2表征所述氧化石墨烯在溶剂中累计体积占比达到第二预设占比时所对应的片径，D3表征所述氧化石墨烯在溶剂中累计体积占比达到第三预设占比时所对应的片径，所述第一预设占比、所述第二预设占比和所述第三预设占比依次递减；优选地，所述第一预设占比为90％，所述第二预设占比为50％，所述第三预设占比为10％。3.根据权利要求1中所述的改性水性聚氨酯浆料，其特征在于，所述氧化石墨烯在所述涂层材料中的重量占比、所述氧化石墨烯和所述L
‑
抗坏血酸间的质量比、以及所述氧化石墨烯的二次粒径分布参数满足0.04％≤C/B*D≤0.40％。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的改性水性聚氨酯浆料，其特征在于，所述氧化石墨烯在所述涂层材料中的重量占比为0.05％≤C≤2.0％。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的改性水性聚氨酯浆料，其特征在于，所述水性聚氨酯涂层中氧化石墨烯与L
‑
抗坏血酸间的质量比为2≤B≤20。6.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的改性水性聚氨酯浆料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：方崇卿，洪江彬，黄卫明，林丽萍，
申请(专利权)人：厦门凯纳石墨烯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：