[发明专利]一种具有电磁屏蔽功能的石墨烯纳米片/离子液体封端的水性聚氨酯复合乳液的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有电磁屏蔽功能的石墨烯纳米片/离子液体封端的水性聚氨酯复合乳液的制备方法，采用氨基咪唑基离子液体对聚氨酯预聚体进行封端，利用离子液体与石墨烯纳米片之间的阳离子‑π相互作用，提高石墨烯纳米片在聚氨酯中的分散性和相容性，离子液体和石墨烯纳米片协同赋予材料优异的电磁屏蔽性能。本发明修饰的石墨烯纳米片在水性聚氨酯复合乳液中分散均匀且具有良好的稳定性，并且低石墨烯纳米片含量的聚氨酯纳米复合材料具有优异的电磁屏蔽性能。

技术领域

本发明涉及具有电磁屏蔽功能的水性聚氨酯复合乳液的制备方法，具体涉及一种具有电磁屏蔽功能的石墨烯纳米片/离子液体封端的水性聚氨酯复合乳液的制备方法。

背景技术

随着信息技术的不断发展，电磁波在生产和生活中的应用领域也不断扩大，同时也带来了一些负面的影响，尤其是电磁辐射所造成的电磁污染和电磁干扰，不但会对电子仪器、设备造成干扰和损坏，而且会造成电磁信息的泄露，甚至还会污染环境，危害人类的健康。近年来，电子通讯设备不断向小型化、轻量化和高性能化发展，电磁屏蔽材料各项性能的要求也越来越严苛，传统的碳系导电填料/溶剂型复合乳液成膜的电磁屏蔽材料已很难同时满足环境友好，低成本，屏蔽效能高等要求，因而，研发环境友好，低成本，屏蔽效能高的水性复合乳液，是满足新发展需求下电磁屏蔽材料严苛要求的有效途径，具有巨大的竞争优势和广泛的应用前景。

聚氨酯即聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的化合物的统称。一般由有机二异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物聚加成得到。以水为分散介质的水性聚氨酯体系，具有无污染、零挥发性有机物排放、安全可靠、性能优异等特点。作为碳系导电填料，石墨烯纳米片是一种新型的二维纳米碳材料，具有极其优异的导电、力学和热稳定性能，这些优异的性能使得石墨烯纳米片在与高分子材料形成复合材料后具备了应用于电磁屏蔽材料的可能性。然而石墨烯纳米片自身具有很强的聚集作用，在水性聚氨酯体系中很难均匀分散，限制了其应用范围和性能，采用共价键修饰将聚合物或共聚物接枝到石墨烯纳米片表面进行改性是一种常用的对石墨烯纳米片化学改性的方法，但是会破坏其表面结构和导电性能，并且化学改性方法步骤多、相对效率低。非共价键改性可以在克服石墨烯纳米片聚集作用的同时，保持其各项优异性能，是一种工艺简单，效果良好的改性方法。离子液体是指在室温或室温附近完全呈液态的由阴、阳离子组成的有机物质，具有热和化学稳定性好、不易挥发和极性强等优良性质。与石墨烯纳米片修饰的其他方法相比，利用离子液体的包覆作用有着明显的优点：一是离子液体和石墨烯纳米片之间是一种特殊的强阳离子-π强物理相互作用力，对石墨烯纳米片表面有效改性而不破坏其共轭结构，保持石墨烯纳米片本身优异的物理性能；二是这种方法不使用剧烈的化学方法，不会造成石墨烯纳米片的断裂、降低石墨烯纳米片的尺寸；三是这种修饰石墨烯纳米片的方法步骤少，因而简单易行，而且相对效率高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有电磁屏蔽功能的石墨烯纳米片/离子液体封端的水性聚氨酯复合乳液的制备方法。本发明制备的水性聚氨酯复合乳液不仅具有良好的电磁屏蔽性能，而且制备方法环境友好、工艺简单。离子液体修饰的石墨烯纳米片在水性聚氨酯复合乳液中分散均匀且具有良好的稳定性，并且低石墨烯纳米片含量的聚氨酯纳米复合材料具有优异的电磁屏蔽性能。

本发明具有电磁屏蔽功能的石墨烯纳米片/离子液体封端的水性聚氨酯复合乳液的制备方法，是采用氨基咪唑基离子液体对聚氨酯预聚体进行封端，利用离子液体与石墨烯纳米片之间的阳离子-π相互作用，提高石墨烯纳米片在聚氨酯中的分散性和相容性，离子液体和石墨烯纳米片协同赋予材料优异的电磁屏蔽性能。

本发明具有电磁屏蔽功能的石墨烯纳米片/离子液体封端的水性聚氨酯复合乳液的制备方法，包括如下步骤：