[发明专利]石墨烯改性阻燃性水性聚氨酯涂料的制备方法

说明书

本发明涉及石墨烯改性阻燃性水性聚氨酯涂料与胶粘剂的制备方法，先利用MOFs制备阻燃性MOFs复合物，再利用阻燃性MOFs复合物制备阻燃性MOFs分散液，最后利用聚合物多元醇、异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡和阻燃性MOFs分散液制得聚氨酯涂料与胶粘剂。在提高聚氨酯涂料与胶粘剂的阻燃和防静电两个重要指标方面效果突出。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料领域，具体涉及石墨烯改性阻燃性水性聚氨酯涂料的制备方法。

背景技术

我国自20世纪50年代开始展开对聚氨酯涂料的研发与应用工作。随着社会大众物质生活水平的不断提升与改善，有关汽车加工、家具制造加工、石油化工、机械工业、桥梁船舶等一系列产业的发展速度不断提升。聚氨酯涂料凭借其突出的性能优势，开始进入快速发展的全新阶段。据统计数据显示，自1980-2004年期间，各个行业领域中有关聚氨酯涂料的使用量呈现出了非常快速的发展趋势，聚氨酯涂料总使用量实现了自0.17万～20万t的突破式发展，聚氨酯涂料产量仅次于醇酸树脂漆涂料、丙烯酸树脂漆涂料以及酚醛树脂漆涂料，成为了涂料领域中的第四大品种，并且这一发展趋势延续至今，其产量以及使用范围仍然保持着非常快速的发展趋势。

聚氨酯胶粘剂的合成是基于异氰酸酯独特的化学性质。异氰酸酯是分子中含有异氰酸酯基团(-NCO)的化合物，该基团具有重叠双键排列的高度不饱和键结构，能与各种含活泼氢的化合物进行反应。在聚氨酯胶粘剂领域，主要使用含有2个或多个-NCO特征基团的异氰酸酯。根据产品在光照下是否发生黄变现象将聚氨酯胶粘剂分为通用型异氰酸酯聚氨酯胶粘剂和耐黄变型异氰酸酯聚氨酯胶粘剂。

聚氨酯材料本身易燃，在使用过程中伴随着潜在火灾危险性，聚合物燃烧伴随着浓烟和有毒气体的释放，对火灾中人体健康造成损伤。采用有机阻燃剂改性效率不高，而采用无机阻燃剂改性会造成聚氨酯和无机材料相容性差，如果能找到一种材料兼具有机无机的复合材料改善，将会产生好的效果。

近年来，世界聚氨酯工业已进入了高速发展时期，高性能聚氨酯弹性体，除良好的耐磨性之外，还有很高的硬度、强度和相当好的韧性，被广泛用于粮机设备、饲料设备的衬板、溜管以及溜槽等。

聚氨酯的体积电阻率一般在10¹³～10¹⁵欧，表面电阻为无穷大，具有良好的绝缘性。但其在使用过程中，摩擦时容易产生静电，静电积累到一定程度时就会产生静电放电现象，如物料为粉体时极易产生爆炸，造成巨大损失。行业内，也曾发生过因静电而造成爆炸的事故。所以必须研发出一种用于粮食加工、港口码头输送设备的防静电聚氨酯材料，以杜绝粉尘由于衬板、溜管以及溜槽等不防静电导致的潜在爆炸隐患。

申请号为201710101354.9的中国专利申请公开了一种聚氨酯导静电防腐涂料，属于防腐涂料技术领域。其特征是以多异氰酸酯与含端羟基聚酯为主要原料，经反应得到含有－NCO基的预聚物，再将该预聚物再与多元胺溶液以及抗静电剂反应，得到聚氨酯导静电防腐涂料。它所提供的聚氨酯导静电防腐涂料具有一定的伸长率，可避免水气的影响，可在0℃以上，相对湿度95％以下的环境中施工，导静电性能持久，但其导电电阻偏大，在10⁹以上，有待继续提高。

申请号为201510216196.2的中国专利申请公开了一种阻燃性水性聚氨酯涂料与胶黏剂的制备方法，在装有搅拌浆、温度计、冷凝管的500ml的四口烧瓶中，将聚四氢呋喃醚二醇与异氰酸酯混合，在催化剂二月桂酸二丁基锡0.26g存在的条件下，于85℃下反应2.5h，得到聚氨酯预聚体A；向聚氨酯预聚体A中加入扩链剂和步骤的膨胀型阻燃剂D，于85℃条件下反应2.5h，加入三乙胺进行中和反应60min，加水进行乳化1h，并加入阻燃剂E，反应温度75℃，反应时间1h，调节体系pH为7～8，形成的阻燃性水性聚氨酯涂料与胶黏剂,该聚氨酯材料阻燃性能高、环保、价格低廉，能满足市场的低成本需求，但其烟雾量仍然比较大。

发明内容