[发明专利]一种石墨烯/水性聚氨酯吸波涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种石墨烯/水性聚氨酯吸波涂料及其制备方法和应用。该涂料是以石墨烯为吸波剂，通过硅烷偶联剂改性使其以化学键合方式均匀分散在水性聚氨酯中。制备方法包括：石墨烯分散液制备，聚氨酯预聚体制备，石墨烯/水性聚氨酯吸波涂料制备。本发明制备条件温和，得到的吸波纺织品轻薄柔软，具有较好的柔韧性和形状适应性等，可裁剪加工成雷达或电子设备等的屏蔽层、特殊场合的防护服等，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于吸波涂料及其制备方法和应用领域，特别涉及一种石墨烯/水性聚氨酯吸波涂料及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代科学技术的发展，大量电子、电器产品逐渐进入人们生活中，在给人们日常生活带来极大便利的同时，也产生了严重的电磁辐射，这不仅会影响电子设备的正常运转，还直接威胁到人体健康和环境卫生。此外，在现代战争中，为提高军事目标的生存能力和武器系统的突防能力，电磁屏蔽技术的重要性日益凸显。鉴于电磁屏蔽材料在民用和军用领域均具有广阔的应用前景，其制备技术已成为当前研究热点。

近年来，织物型电磁屏蔽材料不仅具有良好的电磁屏蔽性能，亦可保持纺织品本身的柔软、柔韧、可折叠和易加工等特性，可根据需要将其裁剪制成屏蔽窗帘、屏蔽帐篷和遮盖布等纺织产品，是一种新兴的、应用广泛的电磁兼容性材料。目前，根据电磁屏蔽原理不同，电磁屏蔽织物主要可分为反射型和吸收型两类。其中，反射型电磁屏蔽织物主要通过金属纤维混纺、表面涂镀层及填充法制成，该类织物均具有优异的导电性和电磁屏蔽特性，但其主要通过表面金属层的反射损耗衰减电磁能，不能有效减少局部空间电磁波，易造成二次污染；吸收型电磁屏蔽织物又称吸波织物，主要通过涂层技术将吸波剂与织物复合制得，然而现有的吸波剂均为纳微级粉末，主要通过涂层方法应用在纺织品上，由于其极易在粘合剂中发生团聚、沉降现象，从而难以构成连续吸波层，会产生漏波现象；此外吸波剂填充密度大、涂层织物手感僵硬及粘附牢度差等问题也限制了该类吸波织物的进一步发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种石墨烯/水性聚氨酯吸波涂料及其制备方法和应用，以克服现有技术中吸波剂在水性聚氨酯中易团聚和重叠，吸波层与纤维间结合牢度差，吸波纺织品手感僵硬的缺陷。

本发明的一种石墨烯/水性聚氨酯吸波涂料，所述涂料是以石墨烯为吸波剂，通过硅烷偶联剂改性使其以化学键合方式均匀分散在水性聚氨酯中，从而制得性能稳定的石墨烯/水性聚氨酯吸波涂料。

本发明的一种石墨烯/水性聚氨酯吸波涂料的制备方法，包括：

(1)采用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行表面改性，然后用还原剂还原，离心并分散，得到石墨烯分散液，其中硅烷偶联剂与氧化石墨烯的质量比为5～20:1，还原剂与氧化石墨烯的质量比为5～10:1，石墨烯分散液质量浓度为0.1～0.5wt％；

(2)将异氟尔酮二异氰酸酯IPDI、聚乙二醇PEG400和二月桂酸二丁基锡DBTDL以质量比为10～20:10～20:0.05～0.1与溶剂混合，在氮气下搅拌反应，得到聚氨酯预聚体，加入扩链剂和步骤(1)中石墨烯分散液继续反应，加入甲基丙烯酸-2-羟基乙酯HEMA进行封端反应，加入碱中和反应，乳化，得到石墨烯/水性聚氨酯吸波涂料，其中IPDI与溶剂的比例为10～20g:10～20mL，IPDI、扩链剂、石墨烯、HEMA与碱的质量比为10～20:1.5～5:0.15～0.3:2～4:1.5～3。

所述步骤(1)中硅烷偶联剂为KH580或3-氨丙基三乙氧基硅烷APTES。

所述步骤(1)中还原剂为二乙醇胺；还原时间为12～24h。

所述步骤(1)中表面改性的工艺参数为：温度为室温，溶剂为体积比为2～4:1的无水乙醇和蒸馏水混合溶剂，时间为12～24h。

所述步骤(1)中石墨烯分散液溶剂为丙酮。

所述步骤(2)中搅拌反应温度为60～70℃，搅拌反应时间为1～1.5h。