一种石墨烯改性聚氨酯成膜剂的制备方法及其应用

摘要

本发明提供了一种石墨烯改性聚氨酯成膜剂制备方法，该方法是将聚醚二元醇或多元醇与异氰酸酯改性石墨烯或功能化石墨烯反应生成端异氰酸酯基预聚体，再将其与二醇胺或三醇胺扩链后，最后用烷基胺、羟基化合物或二烷基醇胺化合物封端，再酸化中和后加水乳化，蒸除有机溶剂，制得石墨烯改性聚氨酯成膜剂该方法反应温度低，工艺简单，溶剂可以回收利用，是无三废产生的原子经济型反应，所得成膜剂可以作为导电涂料、成膜剂使用，用于制备玻璃纤维拉丝浸润剂、织物上浆剂、皮革涂饰剂、碳纤维上浆剂、粘合剂或涂料等。该成膜剂可以有效降低材料表面电阻，用于抗静电或电磁屏蔽材料领域。

主权项

一种石墨烯改性聚氨酯成膜剂的制备方法，其特征是：具有如下步骤：（1）在惰性气体保护下，将石墨烯、氧化石墨烯或氨基化石墨烯分散到良性有机溶剂中，搅拌分散均匀，按质量比为0.1%‑50%的量加入二异氰酸酯组分，在20‑100℃下反应0.1‑20小时后，得到功能化石墨烯分散液；（2）按照聚醚二元醇与上一步加入的二异氰酸酯组分摩尔比为1.1‑1.9:2的比例，将聚醚二元醇加入到上步得到的功能化石墨烯分散液中，控制反应温度在25‑150℃，当体系粘度增大时加入良性有机溶剂稀释，通过反应体系中混合物的实时取样，进行残留异氰酸酯NCO基团测定，当NCO基团的质量分数降低至初始值的一半时，制得端NCO基的石墨烯改性聚氨酯预聚体；（3）在端NCO基的石墨烯改性聚氨酯预聚体中加入占预聚体含量5‑20%的烷基醇胺，在40‑150℃下进行预聚体的扩链反应，当体系粘度增大时加入良性有机溶剂稀释，制得链段中间具有可以阳离子化烷基胺的端NCO基聚氨酯；（4）在端NCO基聚氨酯中加入醇、胺、烷基醇胺、烷基酚或其他活氢化合物，加入量与残余NCO基团的摩尔比为1‑1.05:1，在40‑150℃下与聚氨酯分子中末端NCO基团进行封端反应，制得封端聚氨酯聚合物；（5）在封端聚氨酯聚合物中加入乙酸、盐酸、磷酸、硫酸或其他无机酸中和叔胺基团，加入量与叔胺基团的摩尔比为1‑1.05:1，在30‑90℃反应10‑50分钟后，按照固含量为5‑95%比例加水乳化，蒸馏去除稀释用溶剂，制得水性石墨烯改性聚氨酯成膜剂。