【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂料，具体为一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料和制备方法。
技术介绍
1、由金属腐蚀引起的严重浪费和巨大的经济损失已引起社会的广泛关注，并已成为具有世界意义的难题，防腐蚀涂层已经被证明是最重要的方法之一，经常被用以保护金属免受腐蚀，其中包括聚氨酯，丙烯酸树脂，环氧树脂，醇酸树脂等在内的有机聚合物涂层广泛地被用作金属防腐蚀涂料，就表面涂层的质量而言，聚氨酯涂层被许多人视为最经济和最可靠的选择，但是，由于聚氨酯涂层长时间暴露在腐蚀性电解质中会导致涂层降解，这些离子向金属的渗透会降低涂层的附着强度，并引发涂层下面金属的腐蚀反应，因此，研究人员引入了不同的方法来改善这些聚合物涂层的防腐性能，其中，中国专利公开号cn106947380b的专利，其公开了一种基于聚氨酯的环保阻燃防腐涂料，以及中国专利公开号cn104293158a的专利，其公开了制备含氟聚氨酯涂料的方法以及含氟聚氨酯防腐涂料，尽管两者均增加了通过增加防腐元素提升了聚氨酯涂料的防腐能力，但仍具有防腐效率低的问题。
2、通过在涂料中添加填料/添加剂/颜料，它们有效地增强了聚合物的保护性能，这些材料提供了均匀而连续的涂层，可防止应力，物理老化和透水性期间结构破裂和破裂，近来，基于纳米颗粒的填料和添加剂由于其较大的表面积而引起了广泛的关注，与传统的微米级添相比，它们提供了更好的保护性能，在这方面，诸如石墨烯，碳纳米管和富勒烯之类的碳基纳米材料受到了广泛的关注，石墨烯是由sp2杂化碳原子和细胞晶格组成的二维（2d）单原子结构，其芳环具有较高的电子密度，石墨烯的
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料和制备方法，解决了聚氨酯涂料防腐性差，机械性能低的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，所述功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料制备方法包括以下步骤：
3、（1）将羧基化石墨烯，环氧丙醇，二环己基碳二亚胺（dcc）和n,n-二甲基氨基吡啶（dmap）放置在去离子水中，搅拌均匀后，进行反应，待反应结束后，得到环氧化石墨烯；
4、（2）将聚氯乙烯，亚硫酸氢钠，钡锌稳定剂混合均匀后，然后再在80-120℃下加入环氧化石墨烯，转移至双辊开炼机中，进行反应，得到聚氯乙烯接枝石墨烯；
5、（3）在氮气氛围下，将氢化钠，2-(甲氨基)吡啶溶解在四氢呋喃溶剂中，再加入聚氯乙烯接枝石墨烯，搅拌均匀后，进行反应，待反应结束后，得到吡啶基聚氯乙烯接枝石墨烯；
6、（4）将填料吡啶基聚氯乙烯接枝石墨烯，分散剂六偏磷酸钠和增稠剂丙二醇丁醚混合均匀后，再加入消泡剂聚醚改性有机硅，成膜助剂脱水山梨醇三油酸酯，流平剂羟丙基甲基纤维素，去离子水和聚氨酯继续搅拌至均匀，得到功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料。
7、优选的，所述步骤（1）中羧基化石墨烯，环氧丙醇，二环己基碳二亚胺，n,n-二甲基氨基吡啶和去离子水之间的质量比为100:40-100:80-220:10-35:3500-8000。
8、优选的，所述步骤（1）中反应温度为20-40℃，反应时间为18-36h。
9、优选的，所述步骤（2）中聚氯乙烯，亚硫酸氢钠，钡锌稳定剂和环氧化石墨烯之间的质量比为120-200:20-40:2-6:100。
10、优选的，所述步骤（2）中反应温度为160-200℃，反应压力8-12mpa，反应时间为10-30min。
11、优选的，所述步骤（3）中氢化钠，2-(甲氨基)吡啶，四氢呋喃，碘甲烷和聚氯乙烯接枝石墨烯之间的质量比为30-60:3-8:2000-5000:100。
12、优选的，所述步骤（3）中反应温度为20-40℃，反应时间为12-24h。
13、优选的，所述步骤（4）中吡啶基聚氯乙烯接枝石墨烯，六偏磷酸钠，丙二醇丁醚，聚醚改性有机硅，脱水山梨醇三油酸酯，羟丙基甲基纤维素，去离子水和聚氨酯之间的质量比为1.5-4:3-8:2-5:1-2:2-6:1-4:20-35:100。
14、与现有技术相比，本专利技术具备以下实验原理和有益技术效果：
15、该一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，首先在二环己基碳二亚胺和n,n-二甲基氨基吡啶的催化体系中，使得羧基化石墨烯的羧基与环氧丙醇的羟基进行酯化反应，得到环氧化石墨烯，然后在钡锌稳定剂作用下，以亚硫酸氢钠为催化剂，在双辊开炼机中与聚氯乙烯中的一部分氯原子进行开环反应，得到聚氯乙烯接枝石墨烯，接着以氢化钠为还原剂，使得2-(甲氨基)吡啶的亚胺基团与石墨烯接枝的聚氯乙烯的氯原子进行反应，得到吡啶基聚氯乙烯接枝石墨烯，最后通过超声共混的方式，制备得到功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料。
16、该一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，相对于传统的聚氨酯类涂料的迷宫式屏蔽结构，添加了功能化石墨烯的聚氨酯类涂料，通过石墨烯的二维片状结构的层层叠加，能够形成更加致密的膜状结构，从而达到增加聚氨酯涂料的防腐性以及机械性能，借由石墨烯的纳米尺寸以及表面高疏水性，石墨烯充填在涂料中的微小孔洞之中，不仅能够通过层层叠加的方式，减少涂膜的孔状结构，形成更加致密的物理隔绝层，而且由于疏水性强，更能阻止水分子通过剩余孔道进入涂膜保护层，与金属表面接触，降低金属的腐蚀速率，而且石墨烯本身具有极强的导电性，能够在涂料中充当导电的作用，使得阳极反应中的金属的电子传递到涂膜表面，减少金属离子的堆积，进一步减缓金属的电化学腐蚀速率，而且石墨烯本身具有的高机械性能也提升了涂料的机械性能，当石墨烯存在于聚氨酯涂料中时，与聚氨酯之间能够形成交联度极高的网络结构，借助网络结构，当聚氨酯受到外力的作用时，外部应力分散在聚氨酯涂膜内部，减少了聚氨酯膜的破坏程度，增加了其机械性能，除此之外，氨基吡啶是一种优秀的缓蚀剂，能够与金属锈层发生反应，并生成致密度更高的膜结构，减少膜的孔道结构，改善聚氨酯涂膜的腐蚀电流以及阻抗值，提升其防腐性能，将氨基吡啶接枝在石墨烯表面，不仅增加了两者之间的协同作用，进一步提升了两者之间的防腐效果，而且改善了石墨烯在基体中的分散性，避免了氨基吡啶小分子在使用过程中的析出，增加了防腐涂料的稳定性，而且通过共混的制备手段，使得聚氯乙烯的链段与聚氨酯的柔性链段出现相容，使得聚氨酯涂料中硬段得到增加，且分离区扩大，进一步增加了聚氨酯涂料的机械性能。
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1.一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述步骤（1）中羧基化石墨烯，环氧丙醇，二环己基碳二亚胺，N,N-二甲基氨基吡啶和去离子水之间的质量比为100:40-100:80-220:10-35:3500-8000。
3.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述步骤（1）中反应温度为20-40℃，反应时间为18-36h。
4.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述步骤（2）中聚氯乙烯，亚硫酸氢钠，钡锌稳定剂和环氧化石墨烯之间的质量比为120-200:20-40:2-6:100。
5.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述步骤（2）中反应温度为160-200℃，反应压力8-12MPa，反应时间为10-30min。
6.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所
7.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述步骤（3）中反应温度为20-40℃，反应时间为12-24h。
8.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述步骤（4）中吡啶基聚氯乙烯接枝石墨烯，六偏磷酸钠，丙二醇丁醚，聚醚改性有机硅，脱水山梨醇三油酸酯，羟丙基甲基纤维素，去离子水和聚氨酯之间的质量比为1.5-4:3-8:2-5:1-2:2-6:1-4:20-35:100。
...【技术特征摘要】
1.一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述步骤（1）中羧基化石墨烯，环氧丙醇，二环己基碳二亚胺，n,n-二甲基氨基吡啶和去离子水之间的质量比为100:40-100:80-220:10-35:3500-8000。
3.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述步骤（1）中反应温度为20-40℃，反应时间为18-36h。
4.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料，其特征在于：所述步骤（2）中聚氯乙烯，亚硫酸氢钠，钡锌稳定剂和环氧化石墨烯之间的质量比为120-200:20-40:2-6:100。
5.根据权利要求1所述的一种功能化石墨烯改性聚氨酯复合涂料...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭鑫，朱旭升，刘颂，
申请(专利权)人：襄阳市老码电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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