一种氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层及其制备方法与流程

本发明涉及聚氨酯和丙烯酸树脂，具体说是一种氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层及其制备方法。

背景技术：

1、汽车、电子器件、航空航天等领域要求金属具有较好的防腐耐磨性能，通过在金属外涂防腐涂层是常用的手段。聚氨酯是由异氰酸酯、聚醚多元醇等通过化学反应制备的一种高分子聚合物，因其优异的抗撕裂和加工性能，被广泛应用于金属和电子器件的外层涂料。但是现有的聚氨酯涂料一方面不具备自修复性能，在受到磨损后，防腐性能会急剧下降，影响金属和电子器件的使用寿命。另一方面，在潮湿环境下聚氨酯涂料很容易起皮龟裂，影响电子器件或航天设备的美观和使用性能。

技术实现思路

1、为解决聚氨酯涂料的自修复问题和在潮湿环境下的使用问题，本发明的目的是提供一种氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层及其制备方法。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、一种氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层，采用季戊四醇作为扩链剂制备聚氨酯，然后将所得聚氨酯与聚丙烯酸树脂混合得到；所述聚丙烯酸树脂是由丙烯酸和丙烯酰胺聚合得到，并且在聚合反应中加入了烯丙基硅烷改性氧化石墨烯，从而将聚丙烯酸树脂中引入氧化石墨烯链段。

4、本发明还包括氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层的制备方法，包括以下步骤：

5、①以重量份，取聚四氢呋喃二醇30~40份和六亚甲基二异氰酸酯80~110份加入到反应釜中，在搅拌下加入二月桂酸二丁基锡1~5份，升温至80~90℃，恒温搅拌反应0.5~1.5小时，降温至15~35℃，加入季戊四醇25~36份，搅拌0.5~1小时，升温至90~110℃，搅拌反应1~2小时，得到聚氨酯溶液；

6、②将烯丙基三甲氧基硅烷10~15份加入100~150份去离子水中，用酸调节ph至2.5~3.0，搅拌15~30分钟，得到烯丙基三甲氧基硅烷水溶液；

7、③将氧化石墨烯3~6份加入到300~500份无水乙醇中，在20~40℃，功率150~200w下超声0.5~1小时，升温至40~70℃，向其中滴加步骤②所得烯丙基三甲氧基硅烷水溶液，搅拌反应3~6小时，离心，所得沉淀用去离子水洗涤至上清液ph至6.5~7.0，然后在80~90℃下烘干15~20小时，得到烯丙基硅烷改性氧化石墨烯；

8、④将甲基丙烯酸40~50份、丙烯酰胺15~20份、氧化剂2~8份、步骤③所得烯丙基硅烷改性氧化石墨烯加入到180~200份有机溶剂中，搅拌10~30分钟，滴加步骤①所得聚氨酯溶液，滴加过程在90~110℃下进行，滴加完毕搅拌反应2~3小时，得到氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护溶液；

9、⑤使用时，将步骤④所得氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护溶液喷涂制膜，干燥1~2小时，得到氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层。

10、优选地，所述聚四氢呋喃二醇为聚四氢呋喃二醇2000或聚四氢呋喃二醇3000或两者以任意比例组成的混合物。

11、优选地，步骤②中的酸为浓度为1~3mol/l的盐酸水溶液或者硫酸水溶液。

12、优选地，所述氧化剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。

13、优选地，所述有机溶剂为甲苯或二甲苯。

14、优选地，步骤⑤的干燥温度不超过60℃。

15、本发明相比现有技术具有以下优点：

16、本发明的氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层，可以应用于飞机、火车、汽车、电器元件或风电叶片上，作为自修复层，一方面能够有效抗划伤，提高漆面的防护效果和使用寿命，另一方面能够在潮湿环境下具有防水性能，提高底涂漆涂层的粘附力，具有广阔的应用前景。

17、本发明采用季戊四醇作为扩链剂制备聚氨酯，所得聚合物具有超支化结构，分子柔韧度较好，因而具有出色的力学性能，在受到外界碰撞或摩擦时，可以有效防止漆面破损。

18、本发明将聚氨酯和聚丙烯酸树脂半互穿网络的方式混合，可以充分发挥两种聚合物的协同作用，利用两种分子之间的羟基、羧基、氨基等活性官能团之间的氢键、范德华力等，使聚合物具备优异的自修复性能。在受到外界碰撞是时，如果漆面受损，会在短时间内通过氢键、范德华力等进行自我修复。同时，本发明还添加了烯丙基硅烷改性氧化石墨烯，其中的烯丙基可以参与丙烯酸和丙烯酰胺的聚合反应，将氧化石墨烯以共价键的方式引入到材料中，一方面赋予材料优异的力学强度，使漆面不易磨损，即使受到磨损，快速自我修复；另一方面提高涂层的防水性能，使其在潮湿环境下依然具有良好的粘附力，避免漆膜在潮湿环境下的起皮龟裂现象。

技术特征：

1.一种氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层，其特征在于：采用季戊四醇作为扩链剂制备聚氨酯，然后将所得聚氨酯与聚丙烯酸树脂混合得到；所述聚丙烯酸树脂是由丙烯酸和丙烯酰胺聚合得到，并且在聚合反应中加入了烯丙基硅烷改性氧化石墨烯，从而将聚丙烯酸树脂中引入氧化石墨烯链段。

2.权利要求1所述氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层的制备方法，其特征在于：所述聚四氢呋喃二醇为聚四氢呋喃二醇2000或聚四氢呋喃二醇3000或两者以任意比例组成的混合物。

4.根据权利要求2所述氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层的制备方法，其特征在于：步骤②中的酸为浓度为1~3mol/l的盐酸水溶液或者硫酸水溶液。

5.根据权利要求2所述氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层的制备方法，其特征在于：所述氧化剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。

6.根据权利要求2所述氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲苯或二甲苯。

7.权利要求1所述氧化石墨烯-聚氨酯漆面保护涂层的使用方法，其特征在于：步骤⑤的干燥温度不超过60℃。

技术总结本发明公开了一种氧化石墨烯‑聚氨酯漆面保护涂层及其制备方法，属于聚氨酯和聚丙烯酸树脂技术领域；采用季戊四醇作为扩链剂制备聚氨酯，然后将所得聚氨酯与聚丙烯酸树脂混合得到；所述聚丙烯酸树脂是由丙烯酸和丙烯酰胺聚合得到，并且在聚合反应中加入了烯丙基硅烷改性氧化石墨烯，从而将聚丙烯酸树脂中引入氧化石墨烯链段；本发明的氧化石墨烯‑聚氨酯漆面保护涂层，可以应用于飞机、火车、汽车、电器元件或风电叶片上，作为自修复层，一方面能够有效抗划伤，提高漆面的防护效果和使用寿命，另一方面能够在潮湿环境下具有防水性能，提高底涂漆涂层的粘附力，具有广阔的应用前景。技术研发人员：宫新建,宫瑞阳,王永昭,王倩,张刚,冯宁,于晨,何文亚受保护的技术使用者：潍坊恒彩数码影像材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27