[发明专利]一种改性石墨烯增强的抗冲击聚脲涂层及其制备方法

说明书

一种改性石墨烯增强的抗冲击聚脲涂层及其制备方法，属于抗冲击涂料领域。该改性石墨烯增强的抗冲击聚脲涂层，包括A组分和B组分；按体积比，A组分：B组分＝1:1；其中，A组分，按质量比，二异氰酸酯：聚醚多元醇：稀释剂＝(55～75)：(25～35)：(3～10)；B组分，包括氨基改性石墨烯、多元端氨基聚氧化丙烯醚、端氨基聚醚和液态胺类扩链剂。该方法是将氨基改性石墨烯作为增强相，制备新型聚脲，使其具备较高的冲击强度以及韧性，同时兼备有腐蚀以及导热等性能。并且该方法，既可能够维持传统聚脲机械性能，并提高抗冲击性能，又可以解决石墨烯在基体材料中分散性差的问题，很大程度上扩展了聚脲产品的应用领域。

技术领域

本发明涉及抗冲击涂料技术领域，具体涉及一种改性石墨烯增强的抗冲击聚脲涂层及其制备方法。

背景技术

喷涂聚脲是继水性涂料、高固含量涂料、粉末涂料之后发展起来的一种新型的环保型防护材料，自20世纪80年代被Texaco(后改名为Huntsman)公司提出后，由于其具有100％固含量、快速固化、成膜强度高、涂层耐老化、耐化学腐蚀等特点，很快引起了各行各业广泛的关注。将其应用于抗冲击保护材料领域，除需要涂层自身拥有超高的物理强度，更要求其在冲击作用下表现出良好的稳定性能，但常规的聚脲产品很难达到上述要求。目前常规的解决方法是向聚脲树脂体系中添加增强型填料或者增大纯聚脲体系中的硬段占比来提高聚脲材料的抗冲击性能。但是增强填料过量，会使得材料在冲击作用下的增强填料相与树脂基体相产生微相分离，表现为冲击作用下的涂膜强度急剧下降；而增加树脂的硬段占比虽然使得聚脲的强度得到很大程度的提高，但其硬度也大大提高，导致其低温柔韧性不好，在低温下易碎裂，难以满足要求。

石墨烯具有非常优异的力学性能，其杨氏模量约为1TPa，泊松比ν＝0.186，与单壁碳纳米管相当，石墨烯强度可达130180GPa，是目前世界上发现的强度最高的材料之一，石墨烯除了拥有非常优异的刚度和强度以外，还具有优异的韧性和一些特殊的变形机制。但未经处理过的石墨烯具有惰性、分散性差、不易参与反应等缺点，难以良好的分散于聚脲体系中，目前最常用的解决方法是对石墨烯进行改性，将改性后的石墨烯与聚脲基体材料复合，从而改善这些问题。

但是，目前解决石墨烯在聚脲基体中分散不均匀的问题的方法，是通过将石墨烯氧化，再进行羧基化处理(CN110028886A)，虽然也改善了分散性，但是其解决的问题是改善防腐涂料的防腐性能，并没有对其冲击性进行改善。

发明内容

基于上述现有技术所面对的问题，本发明提出了一种改性石墨烯增强的抗冲击聚脲涂层及其制备方法，该方法是将氨基改性石墨烯作为增强相，制备新型聚脲，使其具备较高的冲击强度以及一定的韧性，同时兼备有腐蚀以及导热等性能。并且该方法，既可能够维持传统聚脲机械性能，并提高抗冲击性能，同时，又可以解决石墨烯在基体材料中分散性差的问题，很大程度上扩展了聚脲产品的应用领域。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的一种改性石墨烯增强的抗冲击聚脲涂层，包括A组分和B组分；按体积比，A组分：B组分＝1:1；

其中，A组分，包括聚醚多元醇、二异氰酸酯和稀释剂；按质量比，二异氰酸酯：聚醚多元醇：稀释剂＝(55～75)：(25～35)：(3～10)；

B组分，包括氨基改性石墨烯、多元端氨基聚氧化丙烯醚、端氨基聚醚和液态胺类扩链剂；其中，按质量比，端氨基聚醚：液态胺类扩链剂＝(40～80)：(60～20)；氨基改性石墨烯占B组分的质量百分比为0.05wt％～10wt％，按质量比，氨基改性石墨烯：多元端氨基聚氧化丙烯醚＝(0.5～10)：100。

进一步的，所述的聚醚多元醇选用聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯二醇中的至少一种，更优选为PPG-1000、PCL-220、PCL-205中的至少一种。