[发明专利]一种石墨烯改性聚氨酯导电性涂料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料的制备方法，特别涉及一种导电性涂料的制备方法。

技术背景

自从2004年英国曼彻斯顿大学的Geim和他的同事成功确认了石墨烯的存在，这种二维片层结构的纳米材料就获得了科学家的广泛关注。因其兼具石墨和碳纳米管的很多优异的性能，尤其是具有良好的导电性能、机械性能、热传导性、量子霍尔效应且无明显的生物毒性等众多独特性能，因此在金属材料、高分子材料和无机非金属材料领域有很好的应用前景。

导电涂料是近年来兴起并发展的一种新型特种涂料，它因为具有优越的抗静电和电磁屏蔽性能而被广泛应用于橡胶，塑料和电子产品等领域。而在一些特殊场合，如寒冷地区等，对导电涂料的导电、老化、强度和洗刷等性能要求比较高，而在涂料中加入纳米材料可有效地提高导电涂料的导电、老化、强度和洗刷等性能，从而延长涂料的使用寿命，提高涂料的档次。目前，采用纳米材料改性涂料的研究已经有了很大的发展，但报道的文献中大多采用机械共混或化学改性的方法 (比如：一种氧化石墨烯/水性聚氨酯纳米复合材料的制备方法，CN103254400A)，其缺点是由于氧化石墨烯自身的导电性不高，按照这类方法制备的导电涂料的导电性也不能令人满意。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种石墨烯改性聚氨酯导电性涂料的制备方法，通过对氧化石墨烯改性，提高水性聚氨酯涂料的导电性，用以解决氧化石墨烯/水性聚氨酯材料导电性不高的问题。

本发明采用了以下技术方案：

一种石墨烯改性聚氨酯导电性涂料的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）、制备部分还原的氧化石墨烯(RGO)：首先将0.5-2g氧化石墨烯置于去离子水中，在超声清洗器中超声1-5h，超声功率200W，超声频率400KHz，超声温度20-50℃，制得氧化石墨烯水分散液；然后在温度为40-100℃的条件下加入5-40g还原剂，反应0.5-8h，得到均匀稳定的RGO分散液；最后经反复离心过滤至上清液呈中性，取固体物干燥并研磨成粉；

（2）、制备改性异氰酸酯:取第一步产物0.01-0.5g加入到100ml脱水处理后的DMF中，超声分散后，在20-100℃温度下，加入异氰酸酯5-50g，通氮气保护下搅拌反应2h，离心过滤，取固体物于真空干燥箱60℃干燥48h；

（3）、制备石墨烯改性聚氨酯导电涂料：取第（2）步产物0.05-5g，分散在N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散后，加入10-50g低聚物二元醇、0.5-3g二羟甲基丙酸，在通氮气保护下升温至70-90℃，反应1h，加入5-25g的异氰酸酯继续反应1h，滴加质量比为1:2的二月桂酸二丁基锡和三亚乙基二胺复合催化剂0.03-0.5g，反应2h后，降温至40℃，加入1-4g三乙胺，中和反应0.5h，加去离子水调节pH成中性，降温后加入0.1-2g乙二胺，扩链反应0.5h，减压蒸馏得到石墨烯改性聚氨酯导电涂料。

所述的还原剂为柠檬酸，柠檬酸钠，硼氢化钠，抗坏血酸中的一种或两种以上任意比例的混合物。

所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或两种以上任意比例的混合物。

所述的低聚物二元醇为聚丙二醇、聚己内酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或两种以上任意比例的混合物。

所述的低聚物二元醇的数均分子量为600-2000g/mol。

所述的方法制备的导电性涂料应用于皮革，纺织，木材，金属材料表面，以及用于抗静电、散热、耐水、耐老化、电磁屏蔽及电子器件领域。

本发明的积极效果在于：

（1）、本发明利用还原剂将氧化石墨烯上的部分含氧官能团还原，保留羟基，利用异氰酸根与羟基的反应，改性部分还原的氧化石墨烯，提高了水性聚氨酯涂料的导电性，解决了氧化石墨烯/水性聚氨酯材料导电性不高的问题。所制备的涂料具有良好的导电性、机械性能和耐老化性能。

（2）本发明在传统的水性聚氨酯聚合的基础上，利用改性后的异氰酸酯进行反应，不改变传统的乳液聚合的操作方式，可靠易行。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明。

实施例一