一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法

本发明涉及高分子复合材料制备，特别涉及一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，具体地，涉及一种聚苯胺/凹土基吸波颜料制备抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法。

背景技术：

1、长期处于过量电磁辐射下会出现头晕、头疼、记忆力减退等症状，严重的还会诱发白血病。因此发明一种具有抗电磁辐射功效即吸波性能的防护涂层材料显得尤为重要。

2、水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯乳液为基料，并以水为分散介质的一类涂料，安全环保。水性聚氨酯乳液具有良好的贮存稳定性、涂膜机械性能、耐水性、耐溶剂性及耐老化性能，而且与传统的溶剂型聚氨酯乳液的性能相近。因此开发功能性的水性聚氨酯乳液显得尤为重要。

3、针对以上问题，本发明提供了一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，不仅赋予水性聚氨酯色彩及抗电磁辐射性能，还起补强作用。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，通过原位聚合法将聚苯胺/凹土基吸波颜料引入水性聚氨酯骨架中，不仅赋予水性聚氨酯色彩及抗电磁辐射性能，还起补强作用。

2、技术方案：本发明提供了一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，按重量百分比计，所述抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的原料组分为：多元醇5%-15%、聚苯胺/凹土基吸波颜料2%-10%、二异氰酸酯10%-20%、二羟甲基丙酸3%-5%、多元胺中和剂1%-3%、小分子扩链剂1%-2%、催化剂0.05%-0.4%、丙酮10%-20%、余量为水；

3、具体包括以下步骤：

4、（1）将聚苯胺/凹土基吸波颜料置于质量比为1：5的丙酮溶液中超声分散20-30min，接着将其与多元醇搅拌均匀，得混合溶液；在所述混合溶液中加入二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、催化剂和丙酮，加热至75-85 ℃原位聚合0.5-2 h，得水性聚氨酯预聚体；

5、（2）将所述水性聚氨酯预聚体温度降至室温后，加入多元胺中和剂，快速搅拌自乳化分散在计量的去离子水中，形成半透明均一液体；

6、（3）在所述半透明均一液体中加入小分子扩链剂，继续加热至50-60 ℃反应0.5-1h，低压脱丙酮，得抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液。

7、进一步地，所述聚苯胺/凹土基吸波颜料的合成步骤如下：

8、（1）将纳米凹土与有机颜料分子混合均匀，置于150-20 0℃烘箱中烘焙24-48 h，接着用乙醇浸泡（纳米凹土与乙醇的质量比为1:10），离心、烘干、研磨，得凹土基颜料；

9、（2）取所述凹土基颜料和去离子水混合，超声分散30-40 min，接着依次加入苯胺、甲苯，继续超声5-10 min；置于冰水浴中搅拌5-10 min后加入hcl溶液15-20 ml，继续搅拌；加入过硫酸铵，在冰水浴中继续搅拌20-24 h；依次用无水乙醇和hcl溶液离心、洗涤多次，于50-55 ℃真空干燥箱中干燥20-24 h，研磨，得聚苯胺/凹土基吸波颜料。

10、优选地，所述纳米凹土与有机颜料分子的质量比为1:10；所述凹土基颜料、苯胺和甲苯的质量比为9:1:2；所述过硫酸铵与苯胺的摩尔比为2:1；所述hcl溶液的浓度为0.1mol/l。

11、优选地，所述有机颜料分子为天然有机颜料、市售有机酸性或碱性颜料。

12、优选地，所述多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇。

13、优选地，所述二异氰酸酯为以下任意一种或其组合：甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰

14、酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯或甲基环己基二异氰酸酯。

15、优选地，所述催化剂为有机锡催化剂或有机铋催化剂。

16、优选地，所述多元胺中和剂为以下任意一种或其组合：三乙胺、三乙醇胺。

17、优选地，所述小分子扩链剂为以下任意一种或其组合：乙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、乙二胺、异佛尔酮二胺。

18、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

19、本发明提供的利用原位聚合法将聚苯胺/凹土基吸波颜料与二异氰酸酯反应制备抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的技术，不但可以将聚苯胺基团以化学键结合方式（聚苯胺的氨基与二异氰酸酯的异氰酸根反应）引入到水性聚氨酯主链上，使其在聚氨酯链段上达到分子级别的分散，有利于提升水性聚氨酯的抗电磁辐射性能；同时引入纳米凹土，有机颜料分子存在于凹土孔道内，可以有效保护有机颜料分子的逸出，且凹土是常用的无机增强剂，因此凹土不仅是颜色保护剂，还对水性聚氨酯起补强作用。本发明制备的彩色水性聚氨酯乳液具有抗电磁辐射性能，且力学性能优异。可应用在家用电器、电子产品、新能源汽车等方面，具有非常广阔的市场前景。

技术特征：

1.一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：按重量百分比计，所述抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的原料组分为：多元醇5%-15%、聚苯胺/凹土基吸波颜料2%-10%、二异氰酸酯10%-20%、二羟甲基丙酸3%-5%、多元胺中和剂1%-3%、小分子扩链剂1%-2%、催化剂0.05%-0.4%、丙酮10%-20%、余量为水；

2.根据权利要求1所述的一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：所述聚苯胺/凹土基吸波颜料的合成步骤如下：

3.根据权利要求2所述的一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：所述有机颜料分子为天然有机颜料、市售有机酸性或碱性颜料。

5.根据权利要求1所述的一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：所述多元醇为聚酯多元醇或聚醚多元醇。

6.根据权利要求1所述的一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：所述二异氰酸酯为以下任意一种或其组合：甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯或甲基环己基二异氰酸酯。

7.根据权利要求1所述的一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：所述催化剂为有机锡催化剂或有机铋催化剂。

8.根据权利要求1所述的一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：所述多元胺中和剂为以下任意一种或其组合：三乙胺、三乙醇胺。

9.根据权利要求1所述的一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，其特征在于：所述小分子扩链剂为以下任意一种或其组合：乙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、乙二胺、异佛尔酮二胺。

技术总结本发明涉及高分子复合材料制备技术领域，公开了一种抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液的制备方法，将自制的聚苯胺/凹土基吸波颜料分散到水性聚氨酯单体多元醇中，机械搅拌后缓慢加入二异氰酸酯、亲水扩链剂二羟甲基丙酸，75‑85℃原位聚合0.5‑2 h，降至室温后加入多元胺进行中和反应，再加入小分子扩链剂进行扩链，制得抗电磁辐射彩色水性聚氨酯乳液。本发明将聚苯胺/凹土基吸波颜料以原位聚合的方式引入水性聚氨酯骨架中，赋予水性聚氨酯色彩及抗电磁辐射性能的同时，还起补强作用。技术研发人员：高晓燕,纳瓦兹,闵丹丹,倪伶俐,胡光,江子轩,商康烨,皇甫春雪,鲁雨衡,刘沈怡,夏诗雨,杨勇受保护的技术使用者：淮阴工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/18