一种石墨烯/聚丙烯酸酯‑含硅超支化水性聚氨酯多元复合乳液的制备方法与流程

文档序号:12244494阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种石墨烯/聚丙烯酸酯-含硅超支化水性聚氨酯多元复合乳液的制备方法,其特征在于,包括以下具体步骤:

(1) 冰水浴冷却下,将一定计量比的石墨粉、硝酸钠、质量分数为98%浓硫酸混合并搅拌1~5min,缓慢分步加入高锰酸钾,约1.5h完成后,继续搅拌1-1.2h,30~40℃保温1~2d,缓慢滴加少量去离子水进行稀释,加入大量水继续搅拌,随后缓慢滴加30%左右的过氧化氢溶液,充分搅拌后加入稀盐酸溶液进行洗涤,静置,沉淀,除去上层清液后,使用大量去离子水进行反复洗涤、离心、沉淀至溶液呈弱酸性,经超声和高速离心后,上层清液即GO分散液;

(2) 将步骤(1)所得GO分散液冷冻干燥或30~50℃真空干燥,取一定量干燥后的GO重新分散在溶剂N,N-二甲基甲酰胺中,超声剥离2h以上得到GO的DMF分散液,常温快速搅拌下滴加乙二胺,惰性气体保护反应24-26h,加入与乙二胺等摩尔比的丙烯酸丁酯反应48-50h,获得进一步乙二胺化氧化石墨烯MGO的DMF分散液;

(3) 惰性气体保护下,将二异氰酸酯与二元醇亲水扩链剂于60~90℃反应1~4h,冰盐浴冷却至0℃左右,缓慢滴加二羟基仲胺的DMF溶液,约1~2.5h完成后继续反应0.5~2h,升温至60~90℃,反应2~4h,获得多羟基超支化聚氨酯HBPU-0;

惰性气体保护下,将二异氰酸酯,低聚物二元醇和小分子羟硅于70~90℃保温1~4h,加入小分子扩链剂,于70~90℃反应0.5~5h,反应过程中加入1~3滴催化剂,加入适量丙酮降低体系粘度使得搅拌器顺利搅拌即可,按计量比加入所制多羟基超支化聚氨酯HBPU-0作为核,于60~100℃反应1~5h,获得含硅超支化聚氨酯预聚体,保温备用;上述低聚物二元醇、小分子扩链剂与二异氰酸酯基摩尔比为1:1~3:3~7,小分子羟硅为超支化聚氨酯总质量的1~7%;

(4)取一定量步骤(2)所制乙二胺化氧化石墨烯MGO的DMF分散液,与按照质量比约1:1混合的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯复配单体混合,于60~80℃反应2~4h,加入混有引发剂的含羟基丙烯酸酯单体,引发剂量为上述含羟基丙烯酸酯单体总量的0.1~0.5%,继续反应1~3h,获得含有羟基的乙二胺化氧化石墨烯/聚丙烯酸酯溶液MGO/PA;步骤(3)的含硅超支化聚氨酯预聚体降温至30~40℃,与MGO/PA溶液混合均匀后,与体系中含亲水基团二元醇等摩尔中和,高速均质乳化机作用下,加入混有乙二胺的蒸馏水,乳化3~5min,减压蒸馏除去丙酮,获得超支化多元复合乳液;其中,上述乳化机转速800~1300r/min,蒸馏水量使乳液固含约30~40%之间,乙二胺量与剩余异氰酸酯基等摩尔。

2.据权利要求1所述石墨烯/聚丙烯酸酯-含硅超支化水性聚氨酯多元复合乳液,其特征在于:步骤(1)制备GO所用的硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、首次稀释用去离子水和石墨粉质量比为0.5~1:40~85:3~6:30~50:1。

3.据权利要求1所述石墨烯/聚丙烯酸酯-含硅超支化水性聚氨酯多元复合乳液,其特征在于:步骤(2)所用乙二胺、丙烯酸丁酯与氧化石墨质量比为0.3~1:0.15~0.5:0.1。

4.据权利要求1所述石墨烯/聚丙烯酸酯-含硅超支化水性聚氨酯多元复合乳液,其特征在于:所述的小分子扩链剂指的是亲水基团二元醇、简单二元醇中的一种或两种。

5.据权利要求1所述石墨烯/聚丙烯酸酯-含硅超支化水性聚氨酯多元复合乳液,其特征在于:步骤(3)所用二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、甲苯二异氰酸酯TDI、二苯甲烷二异氰酸酯MDI、1,6-己二异氰酸酯HDI中的一种或几种的混合物;

步骤(3)所用低聚物二元醇为聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚丙二醇中的至少一种;

步骤(3)所用小分子扩链剂亲水基团二元醇,简单二元醇,二羟基仲胺与二异氰酸酯摩尔比为1:1:4~9:3~6;

步骤(3)所用亲水基团二元醇为而羟甲基丙酸DMPA、二羟甲基丁酸DMBA中的至少一种;

步骤(3)所用简单二元醇为乙二醇、1,4-丁二醇BDO、一缩二乙二醇、甲基丙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇中的一种;

步骤(3)所用催化剂为二月桂酸二丁基锡DBTDL、辛酸亚锡T9的至少一种;

步骤(3)所用羟基硅油占聚氨酯总质量的2~7%。

6.据权利要求1所述石墨烯/聚丙烯酸酯-含硅超支化水性聚氨酯多元复合乳液,其特征在于:

步骤(4)所用引发剂为偶氮二异丁腈AIBN、过氧化二苯甲酰BPO的至少一种;

步骤(4)所用乙二胺化氧化石墨烯MGO占终聚氨酯总含量的0.2%~0.6%

步骤(4)所用含羟基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸酯羟乙酯HEMA、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种,且与小分子扩链剂等摩尔;

步骤(4)所用中和剂为三乙胺TEA、氨水中的至少一种。

7.据权利要求1所述石墨烯/聚丙烯酸酯-含硅超支化水性聚氨酯多元复合乳液,其特征在于:步骤(1)所述的弱酸性指的是pH为5~7,步骤(1)所述的稀盐酸溶液的浓度约为1mol/L。

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