[发明专利]石墨烯改性生物基水性聚氨酯、制备方法及其在涂料上的应用

说明书

本发明涉及石墨烯改性生物基水性聚氨酯、制备方法及其在涂料上的应用，本发明的水性聚氨酯的制备方法包括如下步骤：①在容器中加入聚丙二醇和石墨烯，然后在温度为40～60℃、搅拌速率为350～600r/min下搅拌10～20min；②然后加入生物质液和异佛尔酮二异氰酸酯，接着升温至80～90℃，恒温2～3h后降温至72～78℃；③接着加入二月桂酸二丁基锡，然后缓慢滴加二羟甲基丙酸和丁二醇，之后在72～78℃下恒温1.8～2.2h后降温至42～48℃；④接着加入三乙胺并在温度为42～48℃下恒温1～2h；⑤最后加入去离子水搅拌均匀即得。该石墨烯改性水性聚氨酯无溶剂添加，满足了人们对环保和装饰功能的需求。

技术领域

本发明涉及的一种石墨烯改性生物基水性聚氨酯、制备方法及其在涂料上的应用。

背景技术

传统的溶剂型聚氨酯早已广泛应用于涂料中，但是其含有大量的挥发性有机溶剂，容易造成污染。

水性聚氨酯作为一种以水为分散介质的高分子材料，不仅可以继承传统溶剂型聚氨酯的耐化学品性、耐腐蚀性、耐磨损、耐高温等优异性能，更具有低温柔韧性、高硬度、抗老化、耐候性，同时还具有无毒、无异味、无污染等环境友好优势。近年来，随着人们环保意识的增强，对生存环境的越发重视，水性聚氨酯得到了极大的关注，并逐步取代传统溶剂型聚氨酯材料，被广泛用在皮革涂饰、汽车修补、胶黏剂、印刷油墨、防护涂料等工业及生活领域。但是水性聚氨酯存在生物降解性差等问题。

生物质资源为一种可再生能源，充分利用这一能源对现代社会有很重要的意义，将生物质液化液作为反应原料，可以成功制备生物基水性聚氨酯。

对制得的生物基聚氨酯进行石墨烯改性，石墨烯可以改善生物基水性聚氨酯的耐水性，耐热性和力学性能。

将石墨烯改性生物基水性聚氨酯制得涂料，以水为介质，可以满足环保要求的无挥发性。生物基水性聚氨酯经过石墨烯的改性，可以增强聚氨酯的热稳定性和硬度及耐磨性等，拥有了新的功能。

发明内容

本发明提供一种石墨烯改性生物基水性聚氨酯、制备方法及其在涂料上的应用，采用本发明的石墨烯改性生物基水性聚氨酯制备的涂料具有环保和超耐磨高硬度等优异的性能。

本发明通过以下技术方案实现：

石墨烯改性生物基水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：

①在容器中加入35～80ml聚丙二醇和10～30g石墨烯，然后在温度为40～60℃、搅拌速率为350～600r/min下搅拌10～20min；

②然后加入生物质液10～30ml和异佛尔酮二异氰酸酯1～10ml，接着升温至80～90℃，恒温2～3h后降温至72～78℃；

③接着加入1～5g二月桂酸二丁基锡，然后缓慢滴加二羟甲基丙酸1～5ml和丁二醇1～5ml，之后在72～78℃下恒温1.8～2.2h后降温至42～48℃；

④接着加入三乙胺5～10ml并在温度为42～48℃下恒温1～2h；

⑤最后加入10～50g去离子水搅拌均匀，得到石墨烯改性生物基水性聚氨酯。

优选地，所述的生物质液由以下方法制备而成：

①在粉碎的生物基原料50～60g中加入乙二醇或者聚乙二醇50～100ml，然后滴入质量分数在85％～95％之间的浓硫酸1～5ml，接着在150～180℃下保温1～2h；

②反应完成后过滤，然后用丙酮洗去油状物，最后去除丙酮得到所述的生物质液；

所述的生物基原料为笋壳、大豆或者甘蔗渣中的一种或者两种以上的任意组合。

进一步地，所述的石墨烯由以下方法制备而成：